Un salto cuántico en computación
El mundo cuántico es un lugar extraño cuyos fenómenos son a menudo contrarios a la intuición. La superconductividad —que se da cuando la resistencia eléctrica de determinados materiales desciende exactamente a cero por debajo de determinadas temperaturas— es un ejemplo excelente de este comportamiento tan peculiar. Para comprender y describir fenómenos a nivel cuántico son necesarios sofisticados modelos matemáticos y ecuaciones complejas. No obstante, muchos de ellos, como la teoría del campo medio de la superconductividad de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS), solo proporcionan aproximaciones a la realidad. La BCS describe la superconductividad como un efecto microscópico causado por la «condensación» de pares de electrones en un estado similar al del bosón. Para estudiar correlaciones cuánticas más complicadas, los investigadores deben recurrir a métodos que van más allá del campo medio. Un candidato prometedor son los modelos de Richardson-Gaudin (RG), que proporcionan ecuaciones matemáticas que pueden resolverse con exactitud. Sin embargo, es un proceso complicado debido a las singularidades resultantes que se producen, lo que explica por qué los modelos RG no han recibido la atención que merecen. El proyecto Quantum Modelling («Nuevas herramientas computacionales para el modelado de correlaciones en sistemas cuánticos») pretendía utilizar avances en los modelos con soluciones exactas como los RG para aumentar la precisión de los métodos cuánticos de Monte Carlo (QMC), y así modelar sistemas cuánticos correlacionados. Entre estos se cuentan los gases atómicos a temperaturas ultrabajas, la materia nuclear y superconductores no convencionales. Los QMC, denominados así por el famoso casino, son una clase amplia de algoritmos computacionales que simulan sistemas cuánticos para resolver el problema cuántico de los múltiples cuerpos. Uno de los principales adelantos del proyecto fue el desarrollo de un programa informático capaz de resolver ecuaciones RG eficazmente, incluso para miles de partículas. Esto allanó el camino para la utilización de modelos RG de cara a analizar correlaciones en sistemas cuánticos, especialmente granos metálicos ultrapequeños, núcleos atómicos y superconductores de onda p. Las ecuaciones RG describen correlaciones cuánticas en condiciones ideales de temperatura igual al cero absoluto. También describen correlaciones de pares en núcleos atómicos. Para maximizar la utilidad científica y el impacto del modelado cuántico, los investigadores participantes también pretenden divulgar el código del programa bajo una licencia de código abierto.
