Un salto quantistico nel settore informatico
Il mondo quantistico rappresenta un posto bizzarro caratterizzato spesso da fenomeni contrari all'intuizione. La superconduttività, ovvero la situazione in cui taluni materiali possiedono una resistenza elettrica esattamente pari a zero al di sotto di determinate temperature, rappresenta un ottimo esempio di tale comportamento peculiare. La comprensione e la descrizione di fenomeni a livello quantistico richiedono modelli matematici sofisticati ed equazioni complesse. Tuttavia, molti di questi, tra cui la teoria di campo medio Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) sulla superconduttività, forniscono soltanto approssimazioni della realtà. La teoria BCS descrive la superconduttività come un effetto microscopico causato da una "condensazione" di coppie di elettroni in uno stato simile ai bosoni. Per poter studiare correlazioni quantistiche più complesse, i ricercatori devono ricorrere a metodi che vanno al di là del campo medio. Un candidato promettente è rappresentato dai modelli Richardson-Gaudin (RG) che forniscono equazioni matematiche esattamente risolvibili. Tuttavia, si tratta di un processo scomodo a causa delle singolarità che ne derivano e ciò spiega il motivo per cui i modelli RG non sono stati in grado di attirare le attenzioni che meritano. Con il progetto Quantum Modelling ("New computational tools for the modelling of correlations in quantum systems") si è cercato di utilizzare idee provenienti da modelli esattamente risolvibili, tra cui RG, allo scopo di migliorare la precisione dei metodi Monte Carlo quantistici (QMC) per la modellazione di sistemi quantistici correlati. Tra questi è possibile annoverare gas atomici ultrafreddi, materia nucleare e superconduttori non convenzionali. Il metodo QMC, che prende il nome dal famoso casinò, rappresenta un'ampia classe di algoritmi informatici che simulano i sistemi quantistici allo scopo di risolvere il problema quantistico dei molti corpi. Una delle svolte principali del progetto consiste nello sviluppo di un codice informatico in grado di risolvere le equazioni RG in modo efficiente persino per migliaia di particelle. Tale risultato ha spianato la strada all'utilizzo di modelli RG per l'analisi delle correlazioni nei sistemi quantistici, specialmente nei grani metallici ultra piccoli, nei nuclei atomici e nei superconduttori in onda p. Le equazioni RG descrivono le correlazioni quantistiche nella condizione ideale della temperatura dello zero assoluto. Questi strumenti tracciano altresì le correlazioni di appaiamento nei nuclei atomici. Allo scopo di ottimizzare l'utilità e l'impatto scientifici della modellazione quantistica, i ricercatori coinvolti hanno anche provveduto alla pianificazione del rilascio del codice informatico sotto licenza libera.
