Una manera divertida de manipular átomos
La física cuántica tiene un potencial de cálculo infinitamente superior al de los superordenadores convencionales, así que las previsiones indican que este fenómeno cambiará el modo de resolver problemas complejos. Ayudará a los científicos a diseñar celdas fotovoltaicas más eficientes o medicamentos más eficaces, y hasta podría tener consecuencias en el mundo de la inteligencia artificial. La razón tras estas previsiones es que, a diferencia de los ordenadores actuales que gestionan bits binarios en uno de dos estados posibles —unos y ceros—, los ordenadores cuánticos usan cúbits o bits cuánticos. Estos representan el estado de un átomo o partícula elemental (como el espín) con la capacidad de almacenar diferentes valores al mismo tiempo, un fenómeno conocido como superposición. Dichos sistemas abarcan el concepto de entrelazamiento cuántico, al que Albert Einstein se refirió como una «acción fantasmagórica a distancia»: no se pueden describir de forma independiente, sin importar lo lejos que se encuentren entre sí. Gracias a esta propiedad de entrelazamiento, cada cúbit se puede vincular de modo que contenga información sobre el resto del registro. Esto permite que los ordenadores cuánticos procesen datos de forma simultánea y no secuencial, y que ejecuten algoritmos en tiempos inimaginables. Sin embargo, gestionar cúbits y generar este entrelazamiento no es una tarea sencilla. El proyecto financiado con fondos europeos RYSQ ha logrado grandes avances para ayudar a los científicos a entender el funcionamiento de los sistemas cuánticos de muchos cuerpos. El trabajo finalizó en 2018, pero un equipo de científicos, desarrolladores de juegos, diseñadores y artistas visuales en la Universidad de Aarhus —uno de los socios del proyecto— acaba de desarrollar una manera divertida de enseñar la dinámica de los sistemas complejos. El equipo cree que su juego y simulador, llamado Rydbergator, podría ser útil en el campo de la computación cuántica. ¿Cómo funciona el sistema? El juego se centra en los átomos que interactúan entre sí a grandes distancias. Como se puede ver en la página web del equipo, emplea el modelo del átomo del físico danés Niels Bohr, en el que los electrones en el interior del átomo saltan entre diferentes estados, a saber: excitado y fundamental. El estado fundamental hace referencia al nivel de energía que un electrón tiene en circunstancias normales. Si recibe un nivel adicional de energía —por ejemplo, si absorbe un fotón o un paquete de luz, o colisiona con un átomo o partícula cercana— el electrón puede excitarse. La misma página web explica lo siguiente: «El modelo explica las investigaciones espectroscópicas del científico sueco Johannes Rydberg y, sobre todo, revela que los electrones pueden orbitar el núcleo del átomo a una gran distancia, de un modo similar al de los planetas exteriores del sistema solar. Estas órbitas con el electrón atómico situado en una trayectoria alejada del núcleo iónico, se denominan estados de Rydberg». Cuando esto ocurre, hasta los electrones de otros átomos bastante alejados ven afectado su movimiento, lo que produce patrones complejos de átomos en los estados excitados y fundamentales dentro de conjuntos atómicos grandes. El proyecto RYSQ (Rydberg Quantum Simulators) tuvo una duración de tres años y se propuso aprovechar la versatilidad de los átomos de Rydberg para realizar una serie de simulaciones cuánticas. Existe un vídeo que explica las características del juego e invita al espectador a explorarlo y simular la excitación de los átomos en los estados de Rydberg. Si desea obtener más información, consulte la página web del proyecto RYSQ.
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