Pesquisadores criam simulador quântico mais rápido do mundo

Publicado em 19.11.2016

20/11/2016          Em um novo estudo liderado por Kenji Ohmori, do Instituto de Ciências Moleculares (parte dos Institutos Nacionais de Ciências Naturais do Japão), um grupo de pesquisadores desenvolveu o simulador quântico mais rápido do mundo, com um grande número de partículas interagindo entre si dentro de um bilionésimo de segundo.

Importância

A dinâmica das interações entre um grande número de elétrons governa uma variedade de importantes fenômenos físicos e químicos, incluindo supercondutividade, magnetismo e reações químicas.
Um conjunto de muitas partículas interagindo entre si é chamado de “sistema fortemente correlacionado”. Compreender as propriedades de sistemas fortemente correlacionados é um dos objetivos centrais das ciências modernas.
No entanto, é extremamente difícil prever teoricamente as propriedades de um sistema fortemente correlacionado, mesmo usando o supercomputador Post-K japonês, que deve ser completado até o ano 2020.
O Post-K não pode sequer calcular a energia precisa, a propriedade mais básica da matéria, quando o número de partículas no sistema é maior que 30.

Solução

Assim, em vez de calcular essas propriedades usando um computador clássico como o Post-K, os cientistas propuseram uma alternativa conceitual, um “simulador quântico”, em que as partículas existem em um sistema artificial fortemente correlacionado cujas características são conhecidas e controláveis.
Esse simulador, então, pode ser utilizado para compreender um sistema fortemente correlacionado diferente cujas propriedades não são conhecidas.
A equipe desenvolveu um simulador quântico completamente novo para a dinâmica de um sistema fortemente correlacionado de mais de 40 átomos dentro de um bilionésimo de segundo.

Sucesso

Isto foi realizado através da introdução de uma nova abordagem na qual um impulso de laser ultracurto – a uma largura de apenas 100 bilhões de segundos – é utilizado para controlar um conjunto de átomos de alta densidade, esfriados a temperaturas próximas do zero absoluto.
Os pesquisadores conseguiram simular o movimento de elétrons neste sistema fortemente correlacionado, que é modulado pela alteração da força das interações entre muitos átomos no conjunto.
Espera-se que o novo simulador quântico ultrarrápido sirva como uma ferramenta básica para investigar a origem das propriedades físicas da matéria, incluindo o magnetismo e, possivelmente, a supercondutividade.
Os resultados da pesquisa foram publicados na revista científica Nature Communications. [Phys]

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