El comportamiento mecánico cuántico de incluso sistemas simples puede ser difícil de calcular con ordenadores clásicos.Los experimentadores están explorando diversas maneras de simular este comportamiento mediante la medición de lo que sucede en los sistemas cuánticos análogos cuyos parámetros pueden ser controlados con precisión.
En un artículo publicado en Physical Review Letters, por Gerritsma René y sus colegas de la Universidad de Innsbruck, en Austria, y colaboradores en España usaron iones atrapados para reproducir la clásica paradoja de Klein, en la cual una partícula relativista parece ser transmitida sin obstáculos en una barrera de potencial. Si la barrera es lo suficientemente grande y abrupta, la partícula efectivamente puede continuar sobre ella tras transformarse en su antipartícula, de acuerdo a las ecuaciones que describen a una partículas relativista simple.
arriba en la imágen están gráficos que muestran el tunel de Klein para la posición e impulso de una particula relativista dispersada por un potencial lineal φ (x) = gx . Abajo el espinor de Dirac se codifica en un estado interno del ión 1 y un estado colectivo de movimiento de ambos iones, el hamiltoniano para una partícula de Dirac libre(Hd) es implementado por el laser bicromático 1 el cual acopla al ión 1 al modo de movimiento colectivo,un segundo laser bicromático acopla al ión 2 al mismo modo de movimiento y en esta forma crea el potencial φ (x).
La mezcla matemática de partículas y antipartículas que aparece en estas ecuaciones se representa en el experimento de Gerritsma por una superposición de dos estados electrónicos de un ión simple atrapado. Del mismo modo, la posición (en el espacio) se asigna a una excitación vibracional del ión, la cual los investigadores ligaron al estado electrónico del ión usando iluminación láser. La introducción de un segundo ion les permitió imitar a un potencial armonioso que se incrementa linealmente con la posición.Como era de esperarse de las ecuaciones que describen la paradoja de Klein, una simulada "partícula" o paquete de ondas se refleja casi por completo de un potencial inclinado suavemente. Sin embargo, un potencial más pronunciado induce un cambio parcial al estado de "antipartícula", la cual sigue propagándose en la barrera.
La simulación cuántica de sistemas con partículas adicionales sólo requiere incluir más iones en la trampa, dicen los autores, y podría ser una herramienta para emular sistemas fuera del alcance práctico de los ordenadores clásicos.
leer el estudio AQUÍ
http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.106.060503
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