p Não é uma ocorrência diária que físicos de áreas inteiramente diferentes trabalhem juntos. Contudo, na física teórica, um ansatz geral pode oferecer soluções para uma grande variedade de problemas. Uma equipe de cientistas da Divisão de Teoria do Professor Ignacio Cirac do Instituto Max Planck de Óptica Quântica já há alguns anos colaborou com teóricos do campo da física de partículas, a fim de encontrar uma formulação nova e simplificada de teorias de calibre de rede. ( Revisão Física X 7, 28 de novembro de 2017) p As teorias de calibre desempenham um papel central em muitas áreas da física. Eles são, por exemplo, a base da descrição teórica do modelo padrão da física de partículas que foi desenvolvido na década de 1970. Nesta teoria, tanto as partículas elementares quanto as forças que atuam entre elas são descritas em termos de campos, em que a invariância do medidor deve ser garantida:diferentes configurações desses campos, que podem ser transformadas umas nas outras por rotações locais generalizadas - chamadas transformações de calibre - não devem ter impacto sobre as quantidades observáveis ​​relacionadas, como a massa ou carga de uma partícula ou a força da força em interação. Na descrição teórica, esta simetria local é garantida pela introdução de graus de liberdade adicionais na forma de um campo de medida. Esses graus de liberdade, Contudo, muitas vezes são parcialmente redundantes, tornando as teorias de calibre muito difíceis de resolver.

p "Nosso objetivo é encontrar uma formulação, ou seja, o hamiltoniano do sistema, o que minimiza a complexidade de sua descrição. Como um protótipo, tomamos um sistema de medição especial com apenas uma dimensão no espaço e no tempo, "explica a Dra. Mari Carmen Bañuls, um cientista sênior da Divisão de Teoria do Professor Ignacio Cirac. Para o caso simples de uma dimensão temporal e uma dimensão espacial, os graus de liberdade do medidor não são verdadeiramente independentes e podem, em princípio, ser integrados, portanto, deve ser possível encontrar uma descrição que não requeira graus de liberdade adicionais de calibre. À primeira vista, isso torna esses sistemas mais simples de se trabalhar. "Contudo, esta abordagem até agora só foi bem-sucedida para as teorias de calibre Abelianas, o caso mais simples, em que os campos de calibre interagem apenas com campos de matéria e não com eles próprios, "Dr. Bañuls elabora." Para teorias não Abelianas como as que surgem no modelo padrão, a auto-interação dos campos de calibre torna as coisas muito mais complicadas. "

p Uma ferramenta fundamental para o estudo numérico de modelos de calibre é a teoria de calibre reticulado. Aqui, o contínuo espaço-tempo é aproximado por uma rede de pontos discretos, ainda garantindo a invariância do calibre. Com base em uma formulação de rede, os cientistas desenvolveram uma nova formulação de uma teoria de calibre SU (2) não Abeliana, na qual os graus de liberdade do calibre são integrados. "Esta formulação é independente da técnica que é usada para calcular os estados próprios de energia dos sistemas. Ela pode ser usada para qualquer método numérico ou analítico, "O Dr. Stefan Kühn enfatiza quem trabalhou neste tópico para sua tese de doutorado e é atualmente cientista pós-doutorado no Perimeter Institute for Theoretical Physics em Waterloo (Ontário, Ontário, Canadá). "Contudo, nós descobrimos, que esta formulação é especialmente adequada para resolver o modelo de calibre de rede com redes de tensores. "

p O método de redes de tensores foi originalmente desenvolvido pelos cientistas do MPQ para a descrição de sistemas quânticos de muitos corpos no contexto da teoria da informação quântica. "Comparado com outros métodos, redes de tensores oferecem a vantagem de fornecer informações sobre a estrutura de emaranhamento do sistema, "Mari Carmen Bañuls destaca." O acesso direto às correlações quânticas no sistema oferece novas possibilidades para caracterizar as teorias de calibre de rede. "E Stefan Kühn resume a versatilidade do novo método." Por um lado, nossa formulação de uma teoria de calibre de baixa dimensão torna mais fácil calcular e prever certos fenômenos na física de partículas. Por outro lado, pode ser adequado para projetar simuladores quânticos para aplicações em computação quântica. "