\n\nLos simuladores cu\u00e1nticos nos permiten resolver problemas cu\u00e1nticos complejos porque, en muchos casos, son problemas muy sencillos de formular, pero dif\u00edciles de resolver. Incluso los superordenadores cl\u00e1sicos m\u00e1s potentes pueden tardar mucho tiempo \u2014quiz\u00e1s incluso m\u00e1s que la edad del universo\u2014 a encontrar la soluci\u00f3n<\/p>\n<\/blockquote>\n<\/blockquote>\n<\/div>\n\n\n\n
\nLos simuladores cu\u00e1nticos nos permiten resolver problemas cu\u00e1nticos complejos porque, en muchos casos, son problemas muy sencillos de formular, pero dif\u00edciles de resolver. En t\u00e9rminos f\u00edsicos, el hamiltoniano \u2014el operador de mec\u00e1nica cu\u00e1ntica asociado a la energ\u00eda del sistema\u2014 es muy sencillo de escribir, pero la medida del espacio de Hilbert \u2014el n\u00famero de configuraciones de mec\u00e1nica cu\u00e1ntica que hay que tener en cuenta para describir el sistema\u2014 es extremadamente grande. Es precisamente por eso que incluso los superordenadores cl\u00e1sicos m\u00e1s potentes pueden tardar mucho tiempo \u2014quiz\u00e1s incluso m\u00e1s que la edad del universo!\u2014 a encontrar la soluci\u00f3n. Ahora bien, como el problema es sencillo de formular, se puede utilizar un sistema cu\u00e1ntico f\u00edsico para dise\u00f1ar un modelo completamente igual que el problema, dejarlo evolucionar hasta que alcance el estado de inter\u00e9s y despu\u00e9s medir las propiedades para obtener la soluci\u00f3n del problema cu\u00e1ntico. Justamente eso es lo que se entiende por resolver el problema mediante la simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
Cuando se hace una simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica, es muy importante poder dise\u00f1ar el modelo que nos interesa con mucha precisi\u00f3n; dicho en t\u00e9rminos f\u00edsicos, realizar exactamente el hamiltoniano objetivo sin ning\u00fan t\u00e9rmino espurio que pueda modificar el resultado. Tambi\u00e9n es necesario ejercer un control \u00f3ptimo de la inicializaci\u00f3n del sistema. Otro aspecto clave es tener un buen m\u00e9todo para sondear el sistema una vez hecha la simulaci\u00f3n, con el fin de leer la respuesta del \u00abc\u00e1lculo\u00bb. Lo ideal ser\u00eda disponer del estado de cada uno de los componentes cu\u00e1nticos del sistema. Finalmente, es fundamental poder escanear los diferentes par\u00e1metros del hamiltoniano que se ha realizado, con el fin de determinar c\u00f3mo la soluci\u00f3n depende de su valor. Es exactamente as\u00ed como se hacen las simulaciones num\u00e9ricas en la computaci\u00f3n cl\u00e1sica; la diferencia es que en la simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica el c\u00e1lculo lo hace el sistema cu\u00e1ntico.<\/p>\n\n\n\n
Los requisitos mencionados \u2014\u00f3ptimo dise\u00f1o de modelos, inicializaci\u00f3n, sondeo y capacidad de escanear de manera independiente los diferentes par\u00e1metros del sistema\u2014 determinan qu\u00e9 hardware cu\u00e1ntico es el m\u00e1s adecuado para la simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Hoy por hoy, las plataformas experimentales m\u00e1s desarrolladas son los \u00e1tomos neutros, los iones atrapados, los circuitos superconductores y los circuitos fot\u00f3nicos. Por otra parte, los simuladores cu\u00e1nticos pueden funcionar en modo digital o anal\u00f3gico. En principio, los simuladores digitales son m\u00e1s flexibles, es decir, m\u00e1s sencillos de programar a la hora de abordar una gama m\u00e1s amplia de problemas. Pero vista la ausencia de protocolos de correcci\u00f3n de errores, los resultados se ven mucho m\u00e1s afectados por las limitaciones del hardware. A diferencia de los digitales, los simuladores anal\u00f3gicos se tienen que reconfigurar cuando se abordan diferentes tipos de problemas. En cambio, son mucho m\u00e1s robustos ante las imperfecciones del hardware y actualmente permiten simular medidas de sistema mucho mayores. En la pr\u00e1ctica, la elecci\u00f3n de una plataforma experimental concreta y de un enfoque anal\u00f3gico o digital depende mucho del problema exacto que se quiera simular cu\u00e1nticamente. A continuaci\u00f3n, nos centraremos en los \u00e1tomos neutros ultrafr\u00edos, que es el sistema con el cual se demostr\u00f3 por primera vez la simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica y que a estas alturas permite alcanzar las medidas mayores del sistema.<\/p>\n\n\n\n
Enfriar, atrapar y obtener im\u00e1genes de \u00e1tomos neutros<\/h5>\n\n\n\n
Los gases ultradiluidos de \u00e1tomos neutros constituyen una excelente plataforma para la simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Proporcionan de manera natural muchas part\u00edculas id\u00e9nticas \u2014los \u00e1tomos\u2014 que se tienen que enfriar a temperaturas ultrafr\u00edas para entrar en el r\u00e9gimen cu\u00e1ntico. Las primeras fases del enfriamiento se pueden conseguir sin dificultades utilizando l\u00e1seres, seg\u00fan una invenci\u00f3n de S. Chu, C. Cohen-Tannoudji y W. Phillips, el trabajo de los cuales fue reconocido con el Premio Nobel de F\u00edsica el a\u00f1o 1997. [2]<\/a>2 \u2014 Chu S. (1998). \u00abNobel Lecture: The manipulation of neutral particles\u00bb. Review of Modern Physics, 70: 685.\n<\/span><\/span>[3]<\/a>3 \u2014 Phillips, W. D. (1998). \u00abNobel Lecture: Laser cooling and trapping of neutral atoms\u00bb. Review of Modern Physics, 70: 721.\n<\/span><\/span>[4]<\/a><\/span><\/span> En la pr\u00e1ctica, simplemente se ilumina un conjunto de \u00e1tomos con rayos l\u00e1ser, la longitud de onda de los cuales (es decir, el color del l\u00e1ser) es cuasi-resonante con una transici\u00f3n at\u00f3mica. Cuando un \u00e1tomo absorbe un fot\u00f3n (una part\u00edcula de luz) de un l\u00e1ser, su electr\u00f3n pasa del estado de energ\u00eda m\u00e1s baja (fundamental) a un estado excitado. En este proceso, el \u00e1tomo recibe un impulso que reduce su velocidad a lo largo de la direcci\u00f3n del l\u00e1ser. Como el estado excitado del \u00e1tomo tiene una vida limitada, el electr\u00f3n vuelve espont\u00e1neamente al estado basal y vuelve a emitir un fot\u00f3n. En este caso, sin embargo, la direcci\u00f3n de la emisi\u00f3n es aleatoria, y tambi\u00e9n lo es el impulso asociado. Si el proceso se repite muchas veces, se anula el efecto de los impulsos causados por los acontecimientos de emisi\u00f3n espont\u00e1neos, pero el efecto de los impulsos de l\u00e1ser se mantiene y reduce en general la velocidad de los \u00e1tomos en esta direcci\u00f3n. Cuando se irradian l\u00e1seres sobre los \u00e1tomos a lo largo de tres ejes perpendiculares, los \u00e1tomos se frenan en general. Como la temperatura de un conjunto de \u00e1tomos est\u00e1 relacionada con su velocidad, su temperatura se reduce mucho. Con este m\u00e9todo, se pueden alcanzar temperaturas de la orden de 1 \uf06dK \u2014o incluso inferiores, dependiendo de las propiedades de la transici\u00f3n at\u00f3mica utilizada\u2014; es decir, s\u00f3lo una millon\u00e9sima parte de grado por encima del cero absoluto de la temperatura.<\/p>\n\n\n\n
Una vez se han alcanzado estas temperaturas ultrabajas, se pueden utilizar l\u00e1seres adicionales para atrapar los \u00e1tomos y someterlos a \u201cpaisajes\u201d esculpidos con precisi\u00f3n. Eso se consigue utilizando la llamada fuerza de dipolo \u00f3ptica.<\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\nEl objetivo a largo plazo es utilizar los simuladores cu\u00e1nticos como herramienta pr\u00e1ctica para guiar el dise\u00f1o de nuevos materiales, dicho en otras palabras, hacer que los simuladores cu\u00e1nticos tengan un papel parecido a los t\u00faneles aerodin\u00e1micos que se utilizan para dise\u00f1ar y probar autom\u00f3viles y aviones<\/p>\n<\/blockquote>\n<\/blockquote>\n<\/div>\n\n\n\n
\nLa fuerza de dipolo \u00f3ptica se basa en el hecho de que un l\u00e1ser de longitud de onda m\u00e1s peque\u00f1a que cualquier transici\u00f3n at\u00f3mica polarizar\u00e1 un \u00e1tomo, e inducir\u00e1 un peque\u00f1o dipolo el\u00e9ctrico. Este dipolo volver\u00e1 a interactuar con el campo el\u00e9ctrico del l\u00e1ser, de manera que, para minimizar su energ\u00eda, el \u00e1tomo se querr\u00e1 mover hacia los m\u00e1ximos de intensidad del rayo l\u00e1ser. As\u00ed, los \u00e1tomos ser\u00e1n atra\u00eddos hasta el punto hacia donde se enfoca el rayo l\u00e1ser, donde quedar\u00e1n efectivamente atrapados. El resultado es que un rayo l\u00e1ser enfocado puede actuar como una pinza \u00f3ptica con respecto al \u00e1tomo, no s\u00f3lo atrap\u00e1ndolo, sino tambi\u00e9n permiti\u00e9ndole que se mueva mediante el desplazamiento del punto de m\u00e1xima intensidad de l\u00e1ser. Adem\u00e1s, se puede generar esencialmente cualquier paisaje para los \u00e1tomos utilizando, en vez de un solo fajo de l\u00e1ser, uno modulador de luz espacial \u2014el dispositivo que hay dentro de los proyectores que se utilizan para proyectar presentaciones o pel\u00edculas\u2014 que permite crear pr\u00e1cticamente cualquier distribuci\u00f3n de luz espacial. S\u00f3lo hace falta que los \u00e1tomos est\u00e9n lo bastante fr\u00edos para quedar atrapados.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
Eso nos lleva a otro punto clave. Aunque los \u00e1tomos enfriados con l\u00e1ser est\u00e9n muy fr\u00edos, no quiere decir que ya se encuentren necesariamente en r\u00e9gimen cu\u00e1ntico. Eso s\u00f3lo ocurrir\u00e1 una vez los \u00e1tomos empiecen a comportarse simult\u00e1neamente como part\u00edculas y onda, lo cual requiere que el paquete de ondas que est\u00e1 intr\u00ednsecamente asociado en cada \u00e1tomo tenga una extensi\u00f3n mayor que la distancia entre \u00e1tomos vecinos, de manera que puedan surgir efectos de interferencia cu\u00e1ntica entre diferentes \u00e1tomos. Esta situaci\u00f3n s\u00f3lo se produce a temperaturas todav\u00eda m\u00e1s bajas, a escala nK (una mil millon\u00e9sima de grado por encima del cero absoluto) o incluso inferiores. Estas son las temperaturas m\u00e1s bajas del universo, tal como certific\u00f3 en el 2008 un R\u00e9cord Guinness mundial.<\/p>\n\n\n\n
E. Cornell, C. Wieman y W. Ketterle fueron galardonados con el Premio Nobel de F\u00edsica el a\u00f1o 2001 por haber conseguido este r\u00e9gimen cu\u00e1ntico por primera vez. [5]<\/a>5 \u2014 Cornell, E. A; Wieman, C. E. (2002). \u00abNobel Lecture: Bose-Einstein condensation in a dilute gas, the first 70 years and some recent experiments\u00bb. Review of Modern Physics, 74: 875.\n<\/span><\/span>[6]<\/a>6 \u2014 Ketterle, W. (2002). \u00abNobel lecture: When atoms behave as waves: Bose-Einstein condensation and the atom laser\u00bb. Review of Modern Physics, 74: 1131.\n<\/span><\/span> Estas temperaturas se pueden alcanzar mediante una t\u00e9cnica de refrigeraci\u00f3n adicional que es conceptualmente an\u00e1loga a c\u00f3mo se enfr\u00eda una taza de caf\u00e9 caliente soplando sobre su superficie. A causa de esta semejanza, recibe el nombre de enfriamiento por evaporaci\u00f3n. Para que esta t\u00e9cnica funcione, los \u00e1tomos tienen que interaccionar entre s\u00ed: lo hacen chocantdo los unos contra los otros, que tambi\u00e9n es el recurso b\u00e1sico que utilizamos para dise\u00f1ar modelos de interacci\u00f3n con \u00e1tomos ultrafr\u00edos (aunque tambi\u00e9n son posibles otros tipos de interacciones m\u00e1s complejas).<\/p>\n\n\n
\nFigura 1.1. Uno de los simuladores cu\u00e1nticos con \u00e1tomos neutros ultrafr\u00edos del ICFO, donde los \u00e1tomos de estroncio se enfr\u00edan con l\u00e1ser hasta temperaturas \u03bcK.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n \nFigura 1.2. Primer condensado de Bose-Einstein (un conjunto de \u00e1tomos bos\u00f3nicos en r\u00e9gimen cu\u00e1ntico) realizado en Catalunya en 2015 por nuestro grupo del ICFO. La imagen muestra c\u00f3mo se modifica la distribuci\u00f3n de velocidades de un gas de \u00e1tomos de potasio cuando se pasa del r\u00e9gimen cl\u00e1sico al cu\u00e1ntico.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n
Una vez alcanzado el r\u00e9gimen cu\u00e1ntico, los \u00e1tomos se comportar\u00e1n de manera muy diferente seg\u00fan si tienen un n\u00famero par o impar de componentes; dicho en t\u00e9rminos f\u00edsicos, si su momento angular intr\u00ednseco (su spin) toma valores enteros o semienteros. En el primer caso, los \u00e1tomos se llaman bosones, y todos tienden a ocupar el mismo estado. En el segundo caso, hablamos de fermiones, y dos \u00e1tomos id\u00e9nticos nunca pueden estar en el mismo estado al mismo tiempo. Tener estas dos clases de \u00e1tomos nos permite imitar el comportamiento de los diferentes tipos de part\u00edculas que existen en la naturaleza: las part\u00edculas de materia \u2014como electrones, protones, cuarks, etc. \u2014 son fermiones, mientras que las interacciones entre s\u00ed surgen del intercambio de part\u00edculas bos\u00f3nicas \u2014por ejemplo, fotones para fuerzas electromagn\u00e9ticas.<\/p>\n\n\n\nFinalmente, para leer el resultado de una simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica, es fundamental poder detectar el estado del sistema con mucha precisi\u00f3n. El ideal ser\u00eda hacerlo en el nivel de \u00e1tomo individual, lo cual se puede conseguir irradiando luz resonante sobre una transici\u00f3n at\u00f3mica. Despu\u00e9s de absorber los fotones correspondientes, los \u00e1tomos volver\u00e1n a emitir luz de fluorescencia. Recogiendo los fotones de fluorescencia con un objetivo de microscopio y formando la imagen en una c\u00e1mara CCD, se puede obtener la distribuci\u00f3n espacial del sistema con una resoluci\u00f3n que llega hasta cada \u00e1tomo individual. [7]<\/a>7 \u2014 Gross, C.; Bakr, W. S. (2021). \u00abQuantum gas microscopy for single atom and spin detection\u00bb. Nature Physics, 17: 1316\u20131323.\n<\/span><\/span><\/p>\n\n\n\n
As\u00ed pues, los \u00e1tomos neutros ultrafr\u00edos re\u00fanen todos los elementos necesarios para hacer simulaciones cu\u00e1nticas exitosas. Nos proporcionan muchas part\u00edculas id\u00e9nticas la naturaleza de las cuales (bosones o fermiones) se puede seleccionar f\u00e1cilmente, y se pueden llevar al r\u00e9gimen cu\u00e1ntico. Se pueden hacer interactuar entre s\u00ed y se pueden someter a varios paisajes energ\u00e9ticos, cosa que permite realizar una amplia variedad de modelos. Los par\u00e1metros de estos modelos se pueden escanear de manera flexible, cosa que permite \u201csolucionarlos\u201d. Y esta soluci\u00f3n se puede leer detectando el estado de cada \u00e1tomo de una manera muy precisa. En conclusi\u00f3n, los \u00e1tomos neutros ultrafr\u00edos ofrecen una forma extremamente maleable de materia cu\u00e1ntica para llevar a cabo simulaciones cu\u00e1nticas.<\/p>\n\n\n\n
De la ingenier\u00eda de materiales artificiales a la exploraci\u00f3n de estados ex\u00f3ticos de la materia<\/h5>\n\n\n\n
Concluimos este art\u00edculo analizando algunos ejemplos de problemas cu\u00e1nticos dif\u00edciles que se pueden abordar con estos sistemas. El primer ejemplo tiene que ver con las propiedades de conductancia el\u00e9ctrica de los s\u00f3lidos, un problema que se presta a ser abordado por medio de simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Se trata de una situaci\u00f3n que implica muchas part\u00edculas cu\u00e1nticas: los electrones. Cuando sus interacciones son muy fuertes, pueden resultar sumamente dif\u00edciles de abordar con m\u00e9todos cl\u00e1sicos. Al mismo tiempo, es un problema que tambi\u00e9n tiene aplicaciones pr\u00e1cticas importantes. Un ejemplo clave es la superconductividad a alta temperatura, es decir, el hecho de que ciertos materiales conducen la electricidad sin sufrir ninguna p\u00e9rdida a temperaturas mucho m\u00e1s altas de las que se observan habitualmente. Este fen\u00f3meno se descubri\u00f3 en los a\u00f1os ochenta del siglo pasado, sin embargo, a pesar de su importancia tecnol\u00f3gica \u2014por ejemplo, para fabricar imanes de alto campo para aplicaciones tan cruciales como los reactores de fusi\u00f3n\u2014 todav\u00eda se entiende s\u00f3lo parcialmente. La simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica supone una oportunidad para aclarar los mecanismos que hay detr\u00e1s de la superconductividad a alta temperatura.<\/p>\n\n\n\n
Con el fin de investigar estos fen\u00f3menos, hace falta que un simulador cu\u00e1ntico dise\u00f1e un material artificial. Cuando se consideran las propiedades de un material como conductor electr\u00f3nico, los dos ingredientes clave son los electrones y la estructura cristalina bajo la cual evolucionan. En un simulador cu\u00e1ntico de \u00e1tomos ultrafr\u00edos, se pueden utilizar \u00e1tomos fermi\u00f3nicos para que imiten el papel de los electrones. La estructura cristalina se consigue mediante rayos l\u00e1ser interferentes, que crear\u00e1n un potencial peri\u00f3dico \u2014muy parecido a las hueveras\u2014 para los \u00e1tomos. De hecho, la interferencia de dos rayos l\u00e1ser que se propagan en sentido contrario da lugar a una onda estacionaria con una sucesi\u00f3n de franjas brillantes y oscuras, y, escogiendo adecuadamente la longitud de onda de los l\u00e1seres, se pueden atrapar los \u00e1tomos en las franjas brillantes. Adem\u00e1s, interfiriendo no s\u00f3lo dos sino varios rayos l\u00e1ser, y ajustando adecuadamente los \u00e1ngulos, las longitudes de onda y las intensidades, es posible realizar materiales artificiales bidimensionales y tridimensionales b\u00e1sicamente con cualquier estructura cristalina. [8]<\/a>8 \u2014 Greiner, M.; F\u00f6lling, S. (2008). \u00abOptical lattices\u00bb. Nature, 453: 736\u2013738.\n<\/span><\/span><\/p>\n\n\n\n
Estos sistemas son sin duda los \u201cs\u00f3lidos\u201d m\u00e1s puros y limpios existentes en la naturaleza, y se puede utilizar la adaptabilidad para investigar una amplia gama de materiales \u2014aislantes, conductores, superconductores e imanes\u2014 as\u00ed como para entender cu\u00e1les son los ingredientes clave que dan lugar a un comportamiento de inter\u00e9s. El objetivo a largo plazo es utilizar los simuladores cu\u00e1nticos como herramienta pr\u00e1ctica para guiar el dise\u00f1o de nuevos materiales, probando ideas y conceptos nuevos antes de sintetizar los compuestos correspondientes en un laboratorio. Dicho en otras palabras, hacer que los simuladores cu\u00e1nticos tengan un papel parecido a los t\u00faneles aerodin\u00e1micos que se utilizan para dise\u00f1ar y probar autom\u00f3viles y aviones. En Catalunya, desde el ICFO (el Instituto de Ciencias Fot\u00f3nicas, situado en Castelldefels, en el \u00e1rea metropolitana de Barcelona) hemos desarrollado un simulador cu\u00e1ntico ideal para este tipo de c\u00e1lculos cu\u00e1nticos, que nos permitir\u00e1 dise\u00f1ar materiales artificiales controlando cada \u00e1tomo, y leyendo la soluci\u00f3n de los problemas a escala de \u00e1tomo individual y de lugar individual.<\/p>\n\n\n
\nFigura 2. Ingenier\u00eda de materiales artificiales con \u00e1tomos ultrafr\u00edos en cristales de luz. Izquierda: disposici\u00f3n de rayos l\u00e1ser interferentes que conducen a un cristal tridimensional, conocido como red \u00f3ptica. Centro: esquemas de una red \u00f3ptica, donde los \u00e1tomos quedan atrapados en una serie de pozos potenciales y experimentan un paisaje de huevera. Derecha: una de las primeras im\u00e1genes de \u00e1tomos de estroncio en una red \u00f3ptica hecha en el simulador cu\u00e1ntico del ICFO, en el a\u00f1o 2023. Las im\u00e1genes de fluorescencia permiten ver cada \u00e1tomo individual, que en la imagen aparecen como un punto brillante.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n
Otro tipo de problemas para los cuales los simuladores cu\u00e1nticos ofrecen una ventaja importante es la exploraci\u00f3n de fases ex\u00f3ticas de la materia. Los \u00e1tomos ultrafr\u00edos nos permiten obtener formas de materia cu\u00e1ntica que han existido en la mente de los f\u00edsicos durante d\u00e9cadas como construcciones abstractas, pero que hasta ahora no se han podido observar en los sistemas naturales, ya sea porque corresponden a reg\u00edmenes de par\u00e1metros extremos no accesibles a la naturaleza \u2014como campos magn\u00e9ticos extremamente fuertes, materiales sometidos a un estr\u00e9s enorme o temperaturas irrealmente altas\u2014 o porque se espera que se produzcan en sistemas d\u00f3nde hacer mediciones es extremamente dif\u00edcil (si no imposible); por ejemplo, el n\u00facleo de una estrella de neutrones o el interior de un n\u00facleo. Aunque el inter\u00e9s por estos problemas es, en general, fundamentalmente cient\u00edfico, m\u00e1s que no aplicado, poder hacer experimentos en los laboratorios en este \u00e1mbito no s\u00f3lo es muy emocionante para los cient\u00edficos, sino que tambi\u00e9n nos aporta avances en nuestra comprensi\u00f3n de la naturaleza que, sin duda, se extender\u00e1n a otras \u00e1reas del conocimiento.<\/p>\n\n\n\nEn el ICFO disponemos de un simulador cu\u00e1ntico especializado en este tipo de problemas ex\u00f3ticos. Por ejemplo, durante los \u00faltimos a\u00f1os, hemos realizado l\u00edquidos cien millones de veces m\u00e1s diluidos que el agua y un mill\u00f3n de veces m\u00e1s delgados que el aire, y que existen a causa de efectos cu\u00e1nticos min\u00fasculos \u2014las llamadas fluctuaciones cu\u00e1nticas\u2014 que normalmente son muy dif\u00edciles de observar. [9]<\/a>9 \u2014 Cabrera, C. R.; Tanzi, L.; Sanz, J.; Naylor, B.; Thomas, P.; Cheiney, P.; Tarruell, L. (2018). \u00abQuantum liquid droplets in a mixture of Bose-Einstein condensates\u00bb. Science, 359: 301-304.\n<\/span><\/span> Tambi\u00e9n hemos dise\u00f1ado materia cu\u00e1ntica quiral, en la cual las interacciones entre los \u00e1tomos son diferentes seg\u00fan si se mueven hacia la derecha o hacia la izquierda. Eso nos ha permitido observar fen\u00f3menos que se hab\u00edan predicho en el \u00e1mbito te\u00f3rico hace casi veinte a\u00f1os, pero que no se hab\u00edan visto nunca en un laboratorio. [10]<\/a>10 \u2014 Fr\u00f6lian, A.; Chisholm, C. S.; Neri, E.; Cabrera, C. R.; Ramos, R.; Celi, A.; Tarruell, L. (2022). \u00abRealizing a 1D topological gauge theory in an optically dressed BEC\u00bb. Nature, 608: 293\u2013297.\n<\/span><\/span> Recientemente, hemos obtenido una fase muy intrigante de la materia, un supers\u00f3lido, que fluye sin fricci\u00f3n a la vez que cristaliza espont\u00e1neamente. Estos son s\u00f3lo algunos ejemplos de las formas sumamente extra\u00f1as de la materia que existen cuando nos acercamos mucho al cero absoluto.<\/p>\n\n\n
\nFigura 3. Observaci\u00f3n de fases cu\u00e1nticas ex\u00f3ticas de la materia con simuladores cu\u00e1nticos; aqu\u00ed, gotas de l\u00edquido cu\u00e1ntico en una mezcla de dos gases de \u00e1tomos bos\u00f3nicos de potasio con interacciones en competencia. Al abrir una caja de l\u00e1ser en tiempo t = 0 ms, un gas se expande mientras un l\u00edquido mantiene su forma porque ha formado una gota<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n
Conclusi\u00f3n<\/h5>\n\n\n\nEn este art\u00edculo, hemos hecho una breve introducci\u00f3n a la simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica: el arte de resolver problemas cu\u00e1nticos dif\u00edciles que los ordenadores tradicionales (cl\u00e1sicos) no pueden abordar y de obtener nuevas formas de materia cu\u00e1ntica m\u00e1s all\u00e1 de lo que es accesible a la naturaleza. Nos hemos referido al hecho de que los simuladores cu\u00e1nticos se pueden entender como ordenadores cu\u00e1nticos (en muchos casos anal\u00f3gicos) de finalidad especial. Acto seguido, hemos presentado los \u00e1tomos neutros ultrafr\u00edos como un hardware cu\u00e1ntico muy avanzado del cual ya podemos disponer para hacer estas simulaciones cu\u00e1nticas. Finalmente, hemos comentado algunos de los problemas que se exploran actualmente con simuladores cu\u00e1nticos, poniendo como ejemplo algunas de las capacidades que hemos desarrollado en Catalunya durante los \u00faltimos a\u00f1os. La simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica es un campo que evoluciona muy r\u00e1pidamente: en el futuro pr\u00f3ximo esperamos ver un aumento constante tanto de la calidad como de la potencia del hardware de simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica, as\u00ed como de la gama de problemas que se pueden resolver mediante esta t\u00e9cnica.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
\u00bfQu\u00e9 es la simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica? La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica ha experimentado un desarrollo espectacular los \u00faltimos a\u00f1os. El nuevo paradigma de computaci\u00f3n aprovecha las propiedades de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica para llevar a cabo c\u00e1lculos muy complicados de hacer, si no imposibles, mediante ordenadores siguiendo las reglas de la f\u00edsica cl\u00e1sica. Sin embargo, todav\u00eda tendremos que superar problemas formidables antes de disponer de ordenadores cu\u00e1nticos que funcionen de manera parecida a los ordenadores cl\u00e1sicos a que estamos acostumbrados; es decir, ordenadores que sean universales (que puedan abordar cualquier problema), digitales y capaces de autocorregirse los errores surgidos en los c\u00e1lculos para garantizar\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":68766,"parent":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[632],"tags":[],"segment":[],"subject":[],"class_list":["post-76163","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-recerca-i-aplicacions-practiques-es"],"acf":[],"yoast_head":"\n
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