Simulación Cuántica
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Simulación Cuántica: Es un Sistema cuántico controlable que se usa para simular o emular otros sistemas cuánticos.
Sumario
Historia
El simulador cuántico universal es un tipo de Computador cuántico que fue propuesto por Richard Feynman en 1982, extendiendo las ideas de la Computación analógica a los sistemas descritos por la Mecánica cuántica.6 Feynman mostró que una máquina de Turing clásica que simulara Fenómenos cuánticos tendría un coste exponencial, frente al que tendría otro sistema cuántico. Esto se debe al crecimiento de recursos necesarios para describir clásicamente un espacio de Hilbert cuántico, algo que no es necesario si se emplea un espacio de Hilbert análogo. David Deutsch en 1985 extendió estas ideas y describió un computador cuántico universal. En 1996, Seth Lloyd mostró que un computador cuántico estándar puede ser programado para simular eficientemente cualquier otro sistema cuántico local.
En realidad, en la actualidad la simulación cuántica practicable no es la universal (de tipo digital) sino la de tipo analógico, que se describe a continuación. Por un lado, hay un sistema cuántico A que resulta difícil o imposible de controlar y que está descrito por un Hamiltoniano HA cuya resolución es enormemente costosa mediante un superordenador clásico digital. Por otro lado, hay un sistema cuántico B sobre el que se tiene un alto grado de control y que puede ser descrito por un Hamiltoniano HB que tiene la misma forma matemática que HA. Conociendo la analogía matemática entre HA y HB y controlando los parámetros del Hamiltoniano HB, al medir experimentalmente el estado final del sistema B se resuelve, por analogía, el sistema A para el conjunto de parámetros que se desee.
Objetivos y oportunidades de la simulación cuántica
Calcular las propiedades de numerosos sistemas cuánticos complejos requiere emplear ordenadores cuánticos. Sin embargo, la construcción de un ordenador cuántico funcional se encuentra aún lejos.
Una alternativa consiste en emplear simuladores cuánticos: sistemas cuánticos controlables, con un comportamiento formalmente análogo al del sistema que se desea estudiar.
Algunos problemas que se beneficiarían especialmente de este enfoque son el estudio de sistemas de muchos cuerpos o el de aquellos con una cantidad considerable de entrelazamiento.
Dada la gran cantidad de simulaciones posibles, este nuevo campo debería marcarse algunas metas concretas, como conseguir diseñar las interacciones de un sistema o verificar la fiabilidad de una simulación.
Logros
Un equipo de científicos financiado por la Unión Europea está haciendo avanzar los conocimientos en el ámbito de la simulación de sistemas de Teoría Cuántica de Campos Relativista. Esta área de la Física Teórica es importante en disciplinas como la Física de Alta Energía, la Química Cuántica y la Simulación Computacional.
Nuevo récord mundial en simulación cuántica
Físicos australianos logran la simulación de computación cuántica más importante hasta el momento, en un avance espectacular en informática
Si un ordenador cuántico fuese un coche de carreras no iría más rápido que un Fórmula Uno, sino que simplemente cogería un atajo privado para aparecer en la línea de meta justo después del pistoletazo de salida. Y si te acercases para mirar debajo del capó para ver cómo funciona, el motor se descompondría rápidamente hasta quedar en un solo elemento aleatorio, como una bujía.
Esto es lo extraño del mundo cuántico en el que las leyes normales de la física a nivel atómico se vuelven, como decía Einstein, “raras”.
Un Ordenador Cuántico aprovecha la física cuántica para encontrar rápidamente la respuesta correcta a un problema analizando cuidadosamente las probabilidades y ajustándolas, mientras que un ordenador clásico consumirá tiempo y memoria analizando cada posible respuesta de una en una.
Pero unos físicos de la Universidad de Melbourne han demostrado que los ordenadores clásicos todavía tienen mucha vida por delante. Los científicos han establecido un nuevo récord mundial en la simulación de la potencia cuántica en un ordenador clásico, demostrando que este tiene más capacidad para realizar el monótono trabajo de procesar datos cuánticos que cualquiera de los prototipos actuales de ordenadores cuánticos a pequeña escala.
