Nueva investigación de la teoría cuántica, dirigido por académicos de la Facultad de Física de la Universidad de St Andrews, podría transformar la forma en que los científicos predicen cómo se comportan las partículas cuánticas.

La teoría cuántica es una piedra angular de la física moderna, explicar el comportamiento de partículas aisladas, como los electrones que orbitan los átomos. Nos ha demostrado que las partículas cuánticas tienen un gran potencial para aplicaciones, como las poderosas computadoras cuánticas con el potencial de resolver problemas complejos mucho más rápidamente que las computadoras convencionales.

En años recientes, la posibilidad de utilizar los estados de las partículas cuánticas para contener información se ha convertido en una realidad en el laboratorio. Esto ha llevado al desarrollo de procesadores cuánticos hechos de unos pocos bits cuánticos, 'qubits':partículas que almacenan un estado cuántico particular. A diferencia de los bits de las computadoras convencionales, que puede ser cero o uno, un qubit puede estar en una "superposición" de cero y uno al mismo tiempo. Si se pueden hacer cálculos sobre esta superposición, permite algunos problemas, como buscar en las bases de datos más rápido que en las computadoras normales.

La nueva investigación, publicado en Comunicaciones de la naturaleza (Lunes 20 de agosto), que se centró en los comportamientos de los qubits individuales, abre la posibilidad de simulaciones más fieles de la próxima generación de procesadores cuánticos y podría permitir nuevos conocimientos sobre la mecánica cuántica y el desarrollo de potentes computadoras cuánticas.

El estudio, dirigido por físicos teóricos, Dr. Brendon Lovett y Dr. Jonathan Keeling, señaló que si los qubits reales se comportaban como los qubits de los libros de texto, la búsqueda para construir una computadora cuántica sería fácil. Sin embargo, a diferencia de los modelos de libros de texto de qubits, Los qubits de la vida real nunca están realmente aislados, interactúan continuamente con la gran cantidad de otras partículas en el mundo. Esto significa que tratar de crear un modelo matemático del comportamiento de un qubit es muy difícil, ya que ahora también necesitamos realizar un seguimiento de lo que está haciendo el resto del mundo. Hacer esto explícitamente requiere una cantidad de información que no se puede almacenar, incluso en las computadoras más grandes que tenemos. Para evitar esto, A menudo se utilizan modelos simples de interacción entre qubits individuales y el resto del mundo, pero estos pueden pasar por alto efectos cruciales.

El Dr. Lovett dijo:"Nuestra investigación ha encontrado una nueva e innovadora forma de mantener la fracción más relevante de información, permitiendo una descripción exacta del comportamiento del qubit incluso en un portátil normal. Este trabajo no solo abre la posibilidad de simulaciones más fieles de la próxima generación de procesadores cuánticos, sino que podría permitirnos conocimientos completamente nuevos sobre cómo funciona la mecánica cuántica cuando se juntan muchas partículas ".

El artículo 'Dinámica cuántica eficiente no markoviana utilizando operadores de productos matriciales que evolucionan en el tiempo' se publica en Comunicaciones de la naturaleza .