Investigación
Simulación cuántica digital de la creación de partículas cosmológicas con computadoras cuánticas
Este estudio, desarrollado por Marco Díaz Maceda y Carlos Sabín, ha sido publicado en la revista Scientific Reports
Un equipo de investigadores del Departamento Física Teórica de la Facultad ha logrado un avance significativo en la simulación cuántica digital, utilizando computadoras cuánticas de IBM para estudiar la creación de partículas en un universo en expansión.
La investigación se centra en la simulación de un campo escalar cuántico masivo en un espacio-tiempo que experimenta una expansión homogénea e isotrópica. Durante un cierto período de tiempo, el universo transita de un estado estacionario a otro, lo que resulta en la creación de partículas.
Los investigadores diseñaron un circuito cuántico que implementa la evolución temporal del sistema tras la expansión. Este circuito fue probado tanto en simulaciones como en implementaciones experimentales en las computadoras cuánticas de IBM, con circuitos de cientos de puertas cuánticas.
Se estudió el número de partículas creadas después de la expansión del universo para distintos valores de la velocidad de expansión. Los resultados mostraron que las técnicas de mitigación de errores actuales son útiles para mejorar la estimación del número de partículas creadas y la fidelidad del estado. Este enfoque abre nuevas posibilidades para la simulación de fenómenos cosmológicos y la exploración de la física cuántica en espacios-tiempo dinámicos, proporcionando una herramienta valiosa para la investigación en cosmología y física cuántica.
La capacidad de simular la creación de partículas en un universo en expansión utilizando computadoras cuánticas representa un paso adelante en la comprensión de la física cuántica en espacios-tiempo curvados. Por tanto, el estudio no solo demuestra el potencial de las computadoras cuánticas para abordar problemas complejos, sino que también ofrece una nueva perspectiva sobre la interacción entre la física cuántica y la cosmología.
Los detalles del trabajo se encuentran disponibles en la revista Scientific Reports.
Maceda, M.D., Sabín, C. Digital quantum simulation of cosmological particle creation with IBM quantum computers. Sci Rep 15, 3476 (2025).