Tendencias21

Crean un simulador cuántico que permite fenómenos físicos imposibles

Investigadores de la Universidad del País Vasco, en colaboración con colegas chinos, han creado un simulador cuántico que permite fenómenos físicos imposibles, a nivel atómico. Por ejemplo, operaciones prohibidas en sistemas físicos microscópicos, como la inversión temporal, que invierte la dirección de la flecha del tiempo. Los científicos lo denominan ‘teatro’ cuántico.

Crean un simulador cuántico que permite fenómenos físicos imposibles

El grupo de investigación Quantum Technologies for Information Science (Qutis) de la Universidad del País Vasco/EHU, liderado por el profesor Enrique Solano, en colaboración con un grupo experimental de la Universidad de Tsinghua (Pekín, China) dirigido por el profesor Kihwan Kim, ha creado un simulador cuántico que es capaz de crear fenómenos no físicos en el mundo atómico, es decir, fenómenos físicos imposibles.

Los investigadores de ambos grupos han logrado que un átomo atrapado imite comportamientos que contradicen a sus propias leyes fundamentales, llevando los elementos de la ciencia ficción al mundo microscópico. «Hemos conseguido que un átomo actúe como si violase la naturaleza de los sistemas atómicos, es decir, la física cuántica y la teoría de la relatividad. Al igual que sucede en el teatro o en las películas de ciencia ficción, donde los actores parecen mostrar comportamientos absurdos que van en contra de las leyes naturales, en este caso, los átomos son obligados a simular acciones absurdas como si se tratara de un actor de teatro o ficción», explica el profesor Solano en la nota de prensa de la UPV.

Los resultados de esta investigación han sido publicados en la revista Nature Communications, en el artículo Time reversal and charge conjugation in an embedding quantum simulator (La inversión del tiempo y la conjugación de carga en un simulador cuántico generalizado). El equipo de Qutis ha contado con la participación de Lucas Lamata y Jorge Casanova, actualmente en la Universidad de Ulm (Alemania).

En este experimento, los investigadores han reproducido en el laboratorio la propuesta teórica recogida en una investigación previa liderada por el grupo Qutis, donde se describe la posibilidad de que un átomo atrapado pueda realizar comportamientos incompatibles con las leyes fundamentales de la física cuántica.

Más concretamente, operaciones prohibidas en sistemas físicos microscópicos, como la conjugación de carga, que transforma partícula en antipartícula, o la inversión temporal, que invierte la dirección de la flecha del tiempo.

Experimento

Para la realización del experimento fue necesario utilizar un átomo cargado y atrapado con campos electromagnéticos bajo la acción de un sistema avanzado de láseres.

Este tipo de operaciones de simetría se pueden calificarlas como prohibidas, ya que sólo podrían existir en un universo distinto al que conocemos, con leyes distintas. Sin embargo, en este experimento se ha podido simular la realización de este conjunto de leyes imposibles en un sistema atómico.

El grupo QUTIS de la UPV/EHU es líder mundial en simulación cuántica y sus influyentes propuestas teóricas son verificadas con frecuencia en los laboratorios más avanzados de tecnologías cuánticas.

El algoritmo cuántico más avanzado

Otro estudio suyo reciente que ha conseguido gran popularidad es el titulado Digital quantum simulation of fermionic models with a superconducting circuit (Simulación cuántica digital de modelos fermiónicos con un circuito superconductor), realizado en colaboración con el grupo de investigación de Google y la Universidad de California en Santa Bárbara, en el que se lleva a cabo el algoritmo cuántico más avanzado que se conoce y con el que consigue implementar una simulación cuántica de modelos electrónicos de materiales en circuitos superconductores.

Este algoritmo se desarrolló en los laboratorios de circuitos superconductores de Google/UCSB basándose en ideas originales propuestas por el grupo Qutis.

Los investigadores diseñaron un simulador digital de fermiones con más de 300 puertas lógicas cuánticas en un chip de 9 bits cuánticos. Los fermiones son partículas cuánticas, como los electrones, que son la base fundamental de los superconductores, las reacciones químicas o los procesos de altas energías. Su estudio es por tanto muy relevante, ya que es el primero en que se simulan estas partículas de forma universal con una arquitectura tan avanzada y de forma escalable, como es el caso de los circuitos superconductores a temperaturas criogénicas.

Según destacaba Solano, «este experimento representa el primer simulador digital en una plataforma cuántica de estado sólido, superior al algoritmo cuántico más avanzado hecho en un computador cuántico».

Referencia bibliográfica:

Xiang Zhang, Yangchao Shen, Junhua Zhang, Jorge Casanova, Lucas Lamata, Enrique Solano, Man-Hong Yung, Jing-Ning Zhang & Kihwan Kim: Time reversal and charge conjugation in an embedding quantum simulator. Nature Communications (2015). DOI: 10.1038/ncomms8917.
 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Un árbol fosilizado hace 350 millones de años sorprende a los científicos: parece alienígena 11 febrero, 2024
    Un fósil tridimensional de árboles más antiguos que los dinosaurios revela que los bosques de hace 350 millones de años eran extraños y alienígenas. Formaban parte de un bosquecillo que fue sepultado después de un terremoto.
    Redacción T21
  • El meteorito de Berlín resultó ser un raro objeto de origen ígneo 11 febrero, 2024
    El asteroide que se desintegró sobre Berlín a mediados de enero pertenece a un tipo raro de meteorito de origen ígneo. Se compone principalmente de silicatos de magnesio, enstatita y forsterita, además casi no contiene hierro y tiene una corteza vítrea translúcida.
    Redacción T21
  • Descubren un helecho tropical que transforma sus hojas muertas en nuevas raíces 9 febrero, 2024
    Para sobrevivir en el suelo anegado y bajo en nutrientes del bosque de Quebrada Chorro, en el oeste de Panamá, una especie de helecho tropical arborescente reutiliza sus hojas muertas, convirtiéndolas en nuevas raíces. Los científicos descubrieron que el helecho reconfigura estas “hojas zombis”, invirtiendo el flujo de agua para atraer nutrientes de regreso a […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren una extraña combinación de minerales en las muestras lunares de la misión Chang'e-5 de China 9 febrero, 2024
    Los minerales antiguos y nuevos identificados en las muestras lunares traídas por la misión Chang'e-5 de China están ayudando a los científicos a comprender mejor la historia de la Luna: ahora, los especialistas han descubierto más propiedades del sexto nuevo mineral lunar, llamado Changesite-(Y). Además, otros compuestos hallados, la seifertita y la stishovita, pueden coexistir […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los robots que atienden a pacientes llegan a los hospitales 9 febrero, 2024
    Robots diseñados para brindar comodidad a los pacientes de edad avanzada y aliviar su ansiedad, han sido probados con éxito en un hospital de París: saludan, responden a preguntas, comprenden conversaciones grupales y apoyan las tareas de enfermería.
    Redacción T21
  • Una pequeña luna de Saturno parecida a la “Estrella de la Muerte” de Star Wars contiene un océano oculto 8 febrero, 2024
    Por debajo de la superficie repleta de cráteres de Mimas, una de las lunas más pequeñas de Saturno, se esconde un océano global de agua líquida de reciente formación. El satélite posee tan sólo unos 400 kilómetros de diámetro y presenta un notable parecido con la “Estrella de la Muerte”, una estación espacial imperial que […]
    Pablo Javier Piacente
  • Logran controlar un objeto virtual con la mente durante un sueño lúcido 8 febrero, 2024
    Un grupo de participantes en un nuevo estudio científico logró manejar un vehículo virtual a través de un avatar únicamente con su mente, mientras sus cerebros permanecían en la fase REM del sueño. Además de profundizar en los misterios de la consciencia humana, la innovación podría facilitar el acceso a nuevos desarrollos tecnológicos, como un […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un proyecto global trabaja para crear de forma colaborativa un cerebro robótico general 8 febrero, 2024
    El auge de la inteligencia artificial generativa impulsa un proyecto global que trabaja para crear un cerebro robótico general, capaz de generar androides como los que hemos visto hasta ahora solo en la ciencia ficción. Pero es cuestión de tiempo que convivamos con ellos en perfecta armonía. Ya no es una utopía.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La IA está capacitada para resolver dilemas morales cuando conduce vehículos autónomos 8 febrero, 2024
    Los sistemas de IA muestran significativas similitudes éticas con las reacciones humanas ante dilemas morales, lo que los acreditan para conducir vehículos autónomos tal como lo harían las personas.
    Redacción T21
  • Los huracanes se están volviendo tan fuertes que ya no existen categorías para clasificarlos 7 febrero, 2024
    Cinco tormentas en la última década tuvieron velocidades de viento que pertenecen a una hipotética categoría 6 en la escala de huracanes Saffir-Simpson: el fenómeno obligaría a los científicos a crear una nueva clasificación, capaz de reflejar la virulencia de los huracanes en la actualidad. Las causas principales del fenómeno tienen su origen en el […]
    Pablo Javier Piacente