Avances en simulación cuántica: reproducción de modelo teórico de imán cuántico

Investigadores del Laboratorio Charles Fabry (Universidad París-Saclay en Francia, CNRS e Instituto de Óptica) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España han logrado reproducir un modelo teórico de imán cuántico mediante un sistema cuántico artificial.

Los resultados de este estudio podrían tener aplicaciones en áreas como la metrología y la computación cuántica.

Un experimento realizado en el Laboratorio Charles Fabry como parte de esta investigación ha demostrado nuevas fases magnéticas de la materia en un simulador cuántico.

Cheng Chen, de la Universidad de París-Saclay, y sus colegas han observado orden ferromagnético de largo alcance en un sistema de espines cuántico, lo que sugiere que las características fundamentales de este modelo teórico pueden implementarse y medirse en sistemas cuánticos artificiales, permitiendo la observación de otros fenómenos difíciles de calcular numéricamente.

Los electrones, además de poseer carga, tienen otra propiedad que se manifiesta en dispositivos extremadamente pequeños, el espín.

El equipo ha preparado estados de baja energía del sistema en dos situaciones complementarias: el caso ferromagnético, donde todos los espines tienden a orientarse en una única dirección en el plano horizontal, y el caso antiferromagnético, donde los espines vecinos se alinean en direcciones horizontales opuestas, partiendo de un estado donde todos los espines están alineados “hacia abajo“.

“De forma extraordinaria, y de acuerdo con las predicciones teóricas recientes, solo el caso ferromagnético permite observar un orden magnético de largo alcance: el sistema se convierte en un imán cuántico, algo que es imposible en dos dimensiones en los materiales convencionales“, explica Daniel Barredo, investigador del CSIC en el Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (CINN) que ha colaborado en el estudio.

Este importante avance en la simulación cuántica demuestra la capacidad de la mecánica cuántica para describir propiedades de la materia que son inaccesibles a la física clásica.

Fuente: Nature