La computación cuántica es un campo interdisciplinario que utiliza los principios de la mecánica cuántica para procesar información de manera más rápida y eficiente que las computadoras clásicas. Una aplicación prometedora de esta tecnología es el recocido cuántico, una técnica de optimización que utiliza la computación cuántica para resolver problemas complejos encontrando la energía mínima de una función.
En este contexto, los lentes de espín son muy útiles, ya que son un prototipo de un sistema complejo y desordenado con una dinámica fuertemente influenciada por efectos cuánticos.
Comprender detalladamente la fase crítica del vidrio cuántico de espín, cuando su comportamiento cambia dramáticamente a medida que cambia el campo magnético, es un problema de gran interés teórico, dado que durante más de veinte años se han comparado dos teorías contradictorias sin llegar a una conclusión universalmente aceptada. teoría. Sin embargo, la conclusión también es de gran valor aplicado, porque nos permitirá comprender si el recocido cuántico puede ofrecer una ventaja real en la resolución de problemas de optimización combinatoria. Otra forma muy popular para el viajante de comercio es encontrar la ruta más corta que le permita visitar una serie de ciudades sólo una vez cada una y regresar al punto de partida.
Para responder a estas preguntas, el académico ganador del Premio Nobel Giorgio Parisi de Sapienza y Massimo Bernaschi del Instituto de Aplicaciones del Consejo Nacional de Investigación Cnr. han desarrollado nuevas técnicas de simulación capaces de ir más allá del estado actual de la técnica en este sector. -Iac), Isidoro González Adelaide y Víctor Martín Mayor de la Universidad Complutense de Madrid. Los resultados obtenidos, publicados en la revista Nature, muestran que nada impide que el proceso de recocido encuentre buenas soluciones en determinadas condiciones.
En particular, el nuevo enfoque adoptado por los científicos permitió obtener datos de calidad estadística suficiente para medir propiedades del sistema como la llamada brecha de energía, es decir, la diferencia entre el estado con la energía mínima y el primer estado excitado. con una precisión que no se había logrado antes, lo que determina la utilidad del recocido cuántico para encontrar soluciones al problema de optimización considerado.
Para lograr este objetivo, se utilizaron casi siete millones de horas de computación, proporcionadas por la Iniciativa de la Comunidad Europea para la Computación de Alto Rendimiento euroHPC, en dos de las mayores instalaciones informáticas del continente: MeluXina en Luxemburgo y Leonardo, en CINECA en Italia. Todo el software desarrollado para simulación y análisis se ha puesto a disposición para estudios posteriores.
“Los resultados obtenidos – explica Giorgio Parisi de Sapienza – demuestran que el mecanismo de simetría protege el recocido cuántico, lo que permite la aplicación eficaz de esta técnica. De hecho, en condiciones de simetría adecuadas, en principio no hay obstáculos para obtener soluciones de optimización. problema mediante un proceso de tipo adiabático cuántico, es decir, basado en cambios lentos y graduales en el estado del sistema”.
Los resultados obtenidos, que recientemente fueron confirmados por otros experimentos realizados por otro grupo de trabajo en una plataforma específica, abren el camino a nuevas aplicaciones y futuros desarrollos en el campo de la computación cuántica.
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