Bucear profundamente en estados cuánticos, donde partículas inimaginablemente pequeñas pueden estar presentes simultáneamente en billones de formas más posibles e interactuar.
Suena tan complicado como parece. Para comprender estos sistemas alucinantes y sus innumerables configuraciones, los físicos suelen recurrir a potentes supercomputadoras o inteligencia artificial para obtener ayuda.
¿Pero si muchos de esos mismos problemas pueden solucionarse con portátiles normales?
Los científicos han creído durante mucho tiempo que esto es teóricamente posible, pero ha demostrado ser más difícil de lograr.
Los investigadores de la Universidad de Buffalo han dado un gran paso. Han ampliado una táctica costosa que se conoce como Candy Wigner Estimado (TWA), es un tipo de atajo de la física que facilita las matemáticas cuánticas, por lo que puede gestionar sistemas para reclamar una gran cantidad de computación una vez.
Igual de importante es su enfoque, descrito en un estudio publicado en septiembre cuántica prxUna revista de la Sociedad Estadounidense de Física: una estructura TWA práctica y fácilmente utilizable que permite a los investigadores ingresar sus datos y obtener resultados significativos en cuestión de horas.
“Nuestro enfoque se propone crear un costo de cálculo simple y una formación simple de ecuaciones dinámicas”, dijo PD, profesor asistente de física en el autor de la encuesta, Jamir Marino, PhD, Facultad de Artes y Ciencias de la UB. “Creemos que este método puede convertirse en el equipo inicial para explorar este tipo de movilidad cuántica en computadoras de nivel de cliente en un futuro próximo”.
Este otoño, Marino, que se unió a Uubi, comenzó este trabajo mientras estaba en la Universidad Johannes Gutenberg de Menz, Alemania. Sus coautores son dos ex alumnos, Hossein Hosseinabadi y Oksana Chelpanova, ahora investigadora post-dictoral en el Laboratorio de Marino en Uubi.
La investigación ha recibido el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación Alemana de Investigación y la Unión Europea.
Aceptar un enfoque medio relajado
Cada sistema cuántico no se puede resolver exactamente. A medida que el sistema se vuelve más complicado, no será razonable hacerlo ya que la energía informática requerida aumenta significativamente.
En cambio, los físicos a menudo se conocen como físicos semiclegales que visitan un sistema intermedio que mantiene suficiente comportamiento cuántico para mantenerse correcto, cuando se cancelan los detalles que tienen muy poco impacto en los resultados.
TWA es un enfoque semicircular que existe en la década de 1970, pero se limita a un sistema cuántico ideológico aislado donde no se gana ni se pierde energía.
Así, el equipo de Marino extendió el TWA a los sistemas Messia del mundo real, donde las partículas eran empujadas constantemente y filtraban energía a su entorno, lo que también se conoce como dinámica de espín de visualización.
“Muchos grupos han intentado hacer esto antes”, dice Marino, “sin embargo, el verdadero desafío es hacerlo accesible y fácil de hacer”.
La movilidad cuántica es fácil de hacer fácil
En el pasado, los investigadores intentaban utilizar TWA para enfrentar el muro de la complejidad. Cada vez que aplicaban el procedimiento para un nuevo problema cuántico, tenían que rehacer las matemáticas desde cero.
Así, el equipo de Marino convirtió páginas matemáticas sencillas e inaccesibles en una tabla de transformación sencilla que traduce el problema cuántico en ecuaciones resueltas.
“Los físicos pueden aprender este método en un día, y al tercer día ya pueden resolver algunos de los problemas complejos presentes en el estudio”, dijo Chelpanova.
Para salvar supercomputadoras para grandes problemas
Se espera que el nuevo método guarde el Super Computer Cluster y los modelos de IA para sistemas cuánticos verdaderamente complejos. Éstos son los sistemas que no pueden resolverse con un enfoque semirelajado. No sólo un billón de estados potenciales, el universo tiene más estados que átomos.
Marino dice: “Muchas cosas que parecen complicadas no lo son en realidad”. “Los físicos pueden utilizar recursos de supercomputación en sistemas que requieren un enfoque cuántico completo y pueden resolver el resto rápidamente con nuestros métodos”.
