{"id":8822,"date":"2025-03-17T08:47:07","date_gmt":"2025-03-17T08:47:07","guid":{"rendered":"https:\/\/ucie.ific.uv.es\/ucie\/?p=8822"},"modified":"2025-03-17T08:47:07","modified_gmt":"2025-03-17T08:47:07","slug":"investigadores-del-ific-csic-uv-utilizan-el-vacio-cuantico-para-mejorar-las-predicciones-en-fisica-de-particulas-y-avanzar-en-computacion-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ucie.ific.uv.es\/ucie\/es\/investigadores-del-ific-csic-uv-utilizan-el-vacio-cuantico-para-mejorar-las-predicciones-en-fisica-de-particulas-y-avanzar-en-computacion-cuantica\/","title":{"rendered":"Investigadores del IFIC (CSIC-UV) utilizan el vac\u00edo cu\u00e1ntico para mejorar las predicciones en f\u00edsica de part\u00edculas y avanzar en computaci\u00f3n cu\u00e1ntica"},"content":{"rendered":"
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Nota de prensa:<\/strong> https:\/\/delegacion.comunitatvalenciana.csic.es\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/10-03-2025-IFIC-Vacio-cuantico.-CAS.pdf<\/a><\/p>\n

Un equipo internacional liderado por el Instituto de F\u00edsica Corpuscular crea un algoritmo que representa de forma m\u00e1s precisa las colisiones que ocurren en aceleradores como el LHC<\/strong><\/p>\n

Un equipo internacional liderado por investigadores del Instituto de F\u00edsica Corpuscular (IFIC<\/a>), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Cient\u00edficas (CSIC<\/a>) y de la Universitat de Val\u00e8ncia<\/a>, ha desarrollado un algoritmo que permite predecir con mayor precisi\u00f3n el comportamiento de las part\u00edculas elementales en aceleradores como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN<\/a>. Este nuevo m\u00e9todo se basa en las fluctuaciones del vac\u00edo cu\u00e1ntico, un fen\u00f3meno desconcertante de la F\u00edsica que, parad\u00f3jicamente, ofrece representaciones matem\u00e1ticas m\u00e1s precisas de los procesos f\u00edsicos. Este m\u00e9todo, publicado en la prestigiosa revista cient\u00edfica Physical Review Letters<\/em>, se ha implementado por primera vez en un ordenador cu\u00e1ntico, un avance recogido en otro art\u00edculo publicado en la revista Quantum Science and Technology<\/em>.<\/p>\n

El vac\u00edo en F\u00edsica cu\u00e1ntica es un concepto tan fascinante como desconcertante. Lejos de ser un espacio desprovisto de todo contenido, representa un escenario din\u00e1mico donde part\u00edculas y antipart\u00edculas surgen y se aniquilan de manera constante, guiadas por el principio de incertidumbre de Heisenberg. Estas fluctuaciones del vac\u00edo cu\u00e1ntico, aunque breves, dejan una huella indeleble que permite mejorar significativamente las predicciones te\u00f3ricas sobre el comportamiento de las part\u00edculas subat\u00f3micas, algo fundamental para interpretar los datos en experimentos como el LHC.<\/p>\n

Tradicionalmente, los modelos te\u00f3ricos que predicen este comportamiento se han basado en los diagramas del premio Nobel Richard Feynman, que representan, de manera gr\u00e1fica y concisa, la interacci\u00f3n entre un conjunto de part\u00edculas que colisionan inicialmente y las que emergen como resultado de esa colisi\u00f3n. Sin embargo, el formalismo matem\u00e1tico utilizado permite, en ciertos casos, la producci\u00f3n de algunas de estas part\u00edculas con energ\u00eda exactamente nula o en la misma direcci\u00f3n.<\/p>\n

Aunque estas configuraciones son v\u00e1lidas desde el punto de vista matem\u00e1tico, carecen de significado f\u00edsico. Este fen\u00f3meno refleja una caracter\u00edstica esencial de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica: el n\u00famero de part\u00edculas no es fijo y puede cambiar debido a fluctuaciones cu\u00e1nticas. Esto complica los c\u00e1lculos te\u00f3ricos y genera grandes desaf\u00edos, ya que a menudo surgen infinitos matem\u00e1ticos que dificultan obtener resultados precisos.<\/p>\n

La investigaci\u00f3n liderada por el IFIC propone un enfoque innovador: basar los c\u00e1lculos te\u00f3ricos en las amplitudes de vac\u00edo, es decir, en diagramas que no incluyen part\u00edculas externas y se centran en las fluctuaciones intr\u00ednsecas del vac\u00edo cu\u00e1ntico. Esta estrategia elimina las dificultades asociadas a los valores infinitos y ofrece representaciones matem\u00e1ticas m\u00e1s precisas de los procesos f\u00edsicos reales.<\/p>\n

Como explica Germ\u00e1n Rodrigo<\/strong>, investigador principal del grupo LHCPHENO en el IFIC que lidera el trabajo, \u201ccuando un formalismo matem\u00e1tico conduce a complicaciones innecesarias, suele ser una se\u00f1al de que existe un modo m\u00e1s elegante y directo para obtener el resultado. El m\u00e9todo que hemos desarrollado incorpora de forma manifiesta el principio f\u00edsico fundamental de causalidad, o causa-efecto. Adem\u00e1s de posibilitar predicciones te\u00f3ricas m\u00e1s avanzadas, ofrece una nueva perspectiva para entender las enigm\u00e1ticas propiedades cu\u00e1nticas del vac\u00edo\u201d, asegura el f\u00edsico del CSIC.<\/p>\n

Aplicaciones en computaci\u00f3n cu\u00e1ntica<\/strong><\/p>\n

La ausencia de infinitos, junto con la naturaleza cu\u00e1ntica intr\u00ednseca de la f\u00edsica de part\u00edculas, ha permitido a los investigadores implementar con \u00e9xito su nuevo algoritmo en un ordenador cu\u00e1ntico. Este hito ha facilitado la predicci\u00f3n, por primera vez en este tipo de plataformas, de la tasa de desintegraci\u00f3n del bos\u00f3n de Higgs, la part\u00edcula elemental responsable de la masa en el universo, a segundo orden de la teor\u00eda cu\u00e1ntica de campos, el marco te\u00f3rico que combina la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y la relatividad especial para describir c\u00f3mo interact\u00faan las part\u00edculas elementales.<\/p>\n

Esto representa un avance significativo, porque los c\u00e1lculos a \u00f3rdenes altos en teor\u00eda cu\u00e1ntica de campos, donde cada orden nuevo mejora significativamente la descripci\u00f3n del sistema, son extremadamente complejos y requieren una gran capacidad computacional. Lograr este resultado en un ordenador cu\u00e1ntico, adem\u00e1s de validar su capacidad para abordar problemas avanzados de f\u00edsica te\u00f3rica, abre nuevas posibilidades para el uso de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica en simulaciones de part\u00edculas elementales y otras aplicaciones en f\u00edsica de altas energ\u00edas.<\/p>\n

Jorge Mart\u00ednez de Lejarza<\/strong>, doctorando en el IFIC y uno de los autores del \u00faltimo trabajo, apunta: \u201cLos ordenadores cu\u00e1nticos prometen revolucionar la computaci\u00f3n en el siglo XXI, superando a los ordenadores cl\u00e1sicos en la resoluci\u00f3n de ciertos problemas concretos. En f\u00edsica de part\u00edculas nos enfrentamos a algunos de los mayores desaf\u00edos en la ciencia y, en ese sentido, nuestra misi\u00f3n es reformularlos para permitir su ejecuci\u00f3n en ordenadores cu\u00e1nticos, contribuyendo as\u00ed a avanzar en una mejor comprensi\u00f3n del universo\u201d.<\/p>\n

Este avance abre nuevas oportunidades para el desarrollo de aplicaciones en computaci\u00f3n cu\u00e1ntica y representa un paso significativo en la exploraci\u00f3n de las fronteras de la f\u00edsica de part\u00edculas. Los dos trabajos se han realizado en colaboraci\u00f3n con personal investigador de la Universidad de Salamanca<\/a>, la Universidad Aut\u00f3noma de Sinaloa<\/a> (M\u00e9xico) y la Iniciativa en Tecnolog\u00edas Cu\u00e1nticas del CERN.<\/p>\n

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Referencias:
\n<\/strong>S. Ram\u00edrez-Uribe, P.K. Dhani, G.F.R. Sborlini and G. Rodrigo, Rewording Theoretical Predictions at Colliders with Vacuum Amplitudes<\/em><\/strong>, Phys. Rev. Lett.<\/em> 133 (2024) 211901. DOI: https:\/\/doi.org\/10.1103\/PhysRevLett.133.211901<\/a><\/p>\n

J.J.Mart\u00ednez de Lejarza, D.F. Renter\u00eda-Estrada, M. Grossi and G. Rodrigo, Quantum integration of decay rates at second order in perturbation theory<\/em><\/strong>, Quantum Sci.Technol<\/em>. 10 (2025) 2, 025026. DOI: https:\/\/doi.org\/10.1088\/2058-9565\/ada9c5<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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