ESTEBAN MARTÍNEZ - Simulando física de partículas en una computadora cuántica

Esteban Martínez.

University of Innsbruck.

Jueves 10/11/2016, 14 hs.

Aula Seminario, 2do piso, Pabellón I.

Las teorías de gauge son fundamentales para comprender las interacciones entre partículas elementales, mediadas por bosones de gauge. Sin embargo, calcular la dinámica en tiempo real de teorías de gauge es un gran desafío utilizando técnicas computacionales clásicas. Esto ha estimulado recientemente esfuerzos teóricos, utilizando la idea de Feynman de un simulador cuántico, para desarrollar protocolos para simular estas teorías en dispositivos cuánticos, con la dificultad que la invariancia de gauge y las leyes de conservación asociadas (leyes de Gauss) deben implementarse. En este trabajo reportamos la implementación experimental de una simulación cuántica digital de una teoría de gauge, realizando la electrodinámica cuántica en 1+1 dimensiones (el modelo de Schwinger) en una computadora cuántica con cuatro qubits. Nos interesa la evolución en tiempo real del mecanismo de Schwinger, que describe la inestabilidad del vacío debida a fluctuaciones cuánticas, que se manifiesta en la creación espontánea de pares electrón-positrón. Para usar eficientemente nuestros recursos cuánticos, codificamos el problema original en un modelo de espines, eliminando los campos de gauge y obteniendo a cambio interacciones de larga distancia, que podemos implementar directa y eficientemente en nuestra arquitectura de iones atrapados. Exploramos el mecanismo de Schwinger de generación de partículas y antipartículas monitoreando la producción de masa y la amplitud de persistencia del vacío. También exploramos la evolución en tiempo real del entrelazamiento en el sistema, que ilustra como la creación de partículas y entrelazamiento están directamente relacionadas. Este trabajo representa un primer paso hacia la simulación cuántica de teorías de altas energías utilizando experimentos de física atómica.