211service.com
Primera simulación de túnel cuántico en una computadora cuántica
La explotación de la rareza cuántica para la informática es uno de los grandes objetivos de la física moderna. Su promesa es espectacular para una amplia gama de tareas de procesamiento de números.
Pero las computadoras cuánticas tienen otro truco bajo la manga que a veces se olvida: la capacidad de simular otros sistemas cuánticos. Los físicos ya han demostrado cómo las computadoras cuánticas de varios tipos pueden simular fenómenos como las transiciones de fase cuántica y la dinámica del entrelazamiento, cosas que las computadoras clásicas simplemente no pueden manejar.
Sin embargo, hay un fenómeno cuántico que nunca se ha simulado: el túnel. Ésta es la capacidad de las partículas cuánticas para cruzar una barrera sin que parezca haberla atravesado.
En principio, no hay ninguna razón por la que las computadoras cuánticas no puedan simular la construcción de túneles. El problema es la complejidad de la tarea.
Todas las simulaciones realizadas hasta ahora han implicado los denominados procesos analógicos, que son relativamente sencillos. La idea aquí es que la descripción matemática de un sistema, su hamiltoniano, se reproduce exactamente en otro sistema.
Entonces, observar un sistema te dice exactamente cómo se comportaría el otro. Esto se conoce como simulación analógica de partículas cuánticas y funciona bien siempre que pueda encontrar sistemas que coincidan de la manera requerida. Observar las transiciones de fase cuántica es un buen ejemplo porque muchos sistemas comparten la misma descripción matemática.
Para problemas más complejos, los físicos han estado pensando recientemente en otro enfoque. La idea aquí es dividir el sistema matemático en diferentes partes y simularlas por separado. Esto se conoce como simulación digital de partículas cuánticas y tiene un gran potencial para eventos que involucran a más de un objeto, como la química cuántica y los túneles.
El problema es la gran complejidad de estos cálculos, que requieren numerosas puertas de lógica cuántica que procesan docenas de qubits. Eso siempre ha estado más allá del estado de la técnica de la computación cuántica.
A principios de este año, sin embargo, Andrew Sornborger de la Universidad de Georgia en Atenas mostró cómo el caso de una sola partícula atravesando una barrera podría hacerse lo suficientemente simple para simular en las computadoras cuánticas de hoy. Tal demostración sería el primer ejemplo de una simulación cuántica digital.
Y hoy Guan Ru Feng y sus amigos de la Universidad de Tsinghua en Beijing dicen que lo han logrado. Para simular la formación de túneles, estos chicos utilizaron una computadora cuántica que se basa en la resonancia magnética nuclear para manipular los qubits codificados en los átomos de carbono e hidrógeno que forman las moléculas de cloroformo. Dicen que esta es la primera demostración de una simulación de túnel cuántico utilizando una computadora cuántica de RMN.
Eso debería abrir las compuertas para más simulaciones cuánticas digitales en el futuro. Es significativo porque este enfoque tiene el potencial de simular fenómenos cuánticos mucho más complejos de lo que es posible actualmente. Espere ver más.
Ref: arxiv.org/abs/1205.2421 : Simulación digital experimental de tunelización cuántica en un simulador cuántico de RMN