Los sistemas “frustrados”, aquellos que en el campo de la física no consiguen un estado de mínima energía en todas sus interacciones, son de gran interés para solucionar problemas de redes neuronales, plegamiento de proteínas, estructuras sociales y magnetismo, pero hasta ahora resultaban difíciles de modelar. Ahora, un equipo de investigadores acaba de crear un modelo de mecánica cuántica para estos sistemas, basado en tres espines, que se puede escalar a muchos más espines, pudiéndose crear así estados que ningún ordenador convencional es capaz de modelar.
Para la mayoría de las personas, la frustración es un estado a evitar. Pero para los científicos que estudian determinados conjuntos “frustrados” de elementos que interactúan -es decir, aquellos que no consiguen adaptarse a un estado que minimice cada interacción-, puede ser la clave para entender una multitud de extraños fenómenos que afectan a sistemas que van desde las redes neuronales y las estructuras sociales hasta el plegamiento de proteínas y el magnetismo.
Habitualmente la frustración ha resultado muy difícil de estudiar, dado que hasta los sistemas con relativamente pocos componentes presentan interacciones tan complejas que no pueden modelarse de forma acertada ni en los mejores ordenadores convencionales. Ahora, un equipo de investigadores ha simulado la frustración en el sistema cuántico más pequeño posible mediante un dispositivo experimental controlable con precisión, y se puede extender a sistemas mucho más grandes.
Los científicos además han demostrado por primera vez cómo se relaciona la frustración con un extraño pero enormemente útil fenómeno de la mecánica cuántica denominado “entrelazamiento”, según publican esta semana en la revista Nature.
“La frustración tiene lugar cuando uno o más elementos de un sistema se accionan por fuerzas que compiten de tal forma que resulta imposible alcanzar un estado fundamental, o de mínima energía”, declara el autor principal del estudio, Chris Monroe, del Joint Quantum Institute (JQI, en EEUU), en un comunicado difundido por la universidad de Marylan y traducido al castellano por SINC.
“El ejemplo más sencillo es un sistema de tres objetos, como el de los átomos, en el que cada uno tiene un espín (el análogo de los polos magnéticos norte y sur que utiliza la mecánica cuántica) que únicamente puede tomar uno de dos valores, arriba o abajo, y ninguno intermedio”.
