✨︎ Resumen (TL;DR):
- El físico Anthony Ciavarella utilizó una computadora cuántica de IBM para simular por primera vez la hadronización.
- El experimento empleó 104 qubits del procesador Heron para calcular la ruptura de cuerdas de gluones en una dimensión.
- Este avance permitirá modelar procesos subatómicos complejos que las supercomputadoras clásicas no pueden resolver.
El físico Anthony Ciavarella, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, logró simular por primera vez el proceso de hadronización utilizando una computadora cuántica de IBM. El experimento, que empleó 104 qubits del procesador Heron, marca un paso crucial para modelar el comportamiento de las partículas subatómicas con una precisión que las supercomputadoras clásicas actuales no pueden alcanzar.
Hadronización es un proceso físico que une a los quarks mediante la fuerza nuclear fuerte para formar partículas compuestas como protones y neutrones.
La investigación, publicada en la revista Physical Review D, se realizó mediante el acceso remoto a la plataforma de IBM a través del programa de usuarios de cómputo cuántico del Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
Este fenómeno es fundamental para entender lo que ocurre dentro de aceleradores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN. Cuando los protones chocan a velocidades cercanas a la de la luz, los quarks y antiquarks resultantes experimentan la hadronización de manera tan rápida que resulta imposible observarlos de forma directa.
“En principio, conocemos la teoría que describe la hadronización, pero no podemos hacer predicciones utilizándola porque los cálculos han sido demasiado difíciles para una computadora clásica”, explicó Ciavarella. “En una computadora cuántica, deberíamos poder hacer predicciones directas sobre los detalles de cómo ocurre la hadronización, lo que ayudará en la búsqueda de nueva física en colisionadores como el LHC”.
La simulación de cuerdas de gluones
Para hacer viable el cálculo en el hardware cuántico actual, Ciavarella simplificó el modelo a una sola dimensión espacial y utilizó un límite de quarks pesados. También aplicó un método propio llamado “solucionador cuántico variacional concurrente de circuitos escalables” para estabilizar los qubits en un estado de vacío.
Un hallazgo clave que coincidió con modelos clásicos previos fue que el centro de la cuerda de gluones se comporta como si se gasificara a una temperatura finita antes de romperse. Este comportamiento podría reflejar propiedades reales de la cromodinámica cuántica si se confirma en futuras pruebas multifísicas.
El proyecto recibió el apoyo del programa de Investigación de Computación Científica Avanzada del Departamento de Energía de Estados Unidos. El objetivo final es establecer las plantillas de cálculo que los físicos utilizarán cuando existan procesadores cuánticos más grandes y estables. Ciavarella ya planea añadir una segunda dimensión espacial en sus próximas investigaciones.
