Créditos ECTS Créditos ECTS: 3
Horas ECTS Criterios/Memorias Horas de Tutorías: 3 Clase Expositiva: 15 Clase Interactiva: 10 Total: 28
Lenguas de uso Castellano, Gallego, Inglés
Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007 - 822/2021
Departamentos: Física de Partículas
Áreas: Física Atómica, Molecular y Nuclear
Centro Facultad de Física
Convocatoria: Segundo semestre
Docencia: Con docencia
Matrícula: Matriculable | 1ro curso (Si)
La simulación analógica es un método en el que se diseña y manipula un sistema físico controlable para que su comportamiento imite de forma precisa —o "simule"— la dinámica de otro sistema de interés, que normalmente es menos accesible o más complejo. En el contexto de la física cuántica, esto se conoce como simulación cuántica analógica. A diferencia de la simulación digital —que utiliza una secuencia de operaciones lógicas discretas o compuertas—, la simulación analógica se basa en interacciones continuas y naturales dentro del simulador para reproducir el hamiltoniano y la evolución temporal del sistema objetivo. El simulador suele ser un sistema de muchos cuerpos bien controlado (como átomos ultrafríos, iones atrapados o circuitos superconductores) con interacciones ajustables, lo que permite a los investigadores adaptar sus parámetros para que coincidan con los del sistema objetivo.
Este programa está diseñado para un curso de nivel de máster universitario sobre simulación cuántica analógica. Combina fundamentos teóricos, perspectivas filosóficas, estudios de caso prácticos y experiencia directa con simuladores cuánticos analógicos. El plan de estudios es modular y puede impartirse como un curso semestral o adaptarse para talleres intensivos.
1. Introducción y Motivación
Contexto histórico: ¿Por qué la simulación cuántica?
Diferencias entre simulación cuántica analógica y digital
Panorama de las plataformas actuales: átomos ultrafríos, iones atrapados, circuitos superconductores
2. Fundamentos Teóricos
Mapeo de sistemas físicos a simuladores
Computación y emulación cuántica: analógica vs digital
3. Simulación Cuántica Analógica: Conceptos y Métodos
Definición y alcance de la simulación cuántica analógica
Ingeniería hamiltoniana: cómo realizar modelos objetivo en el laboratorio
4. Plataformas Experimentales
Átomos ultrafríos en redes ópticas: modelos de Bose-Hubbard y Fermi-Hubbard
Iones atrapados: modelos de espín y magnetismo cuántico
Qubits superconductores y sistemas fotónicos
5. Estudios de Caso
Simulación de modos de Higgs en dos dimensiones
Localización de muchos cuerpos (MBL)
Transiciones de fase cuánticas y orden topológico
6. Validación y Verificación
Cómo evaluar simuladores cuánticos analógicos
Límites de la simulación clásica y validación cruzada
Fuentes de error y estrategias de mitigación
7. Laboratorios Prácticos y Computacionales
Simulación de modelos cuánticos simples usando ordenadores clásicos
Análisis de datos de experimentos reales o simulados
Diseño y propuesta de un experimento de simulación
Analogue Quantum Simulation: A Philosophical Prospectus. Dominik Hangleiter, Jacques Carolan, Karim Thébault.
Analogue Quantum Simulation: A New Instrument for Scientific Understanding (Dominik Hangleiter, Jacques Carolan, Karim P. Y. Thébault)
Competencias que adquirirá el estudiantado
Los estudiantes que cursen esta asignatura adquirirán las competencias y habilidades relacionadas con el pensamiento crítico y creativo, la comunicación y el trabajo colaborativo, tal como se indica en el informe de verificación del título (HD0, HD1, HD2, HD3).
Además de las competencias básicas (CB1–CB5), generales (CG1–CG4) y transversales (CT1–CT8) especificadas en dicho informe, el estudiantado desarrollará las siguientes competencias específicas asociadas a esta materia:
Competencias específicas:
Mapeo de sistemas cuánticos Comprender cómo representar modelos cuánticos complejos utilizando plataformas físicas como átomos ultrafríos o iones atrapados.
Diseño de simulaciones. Desarrollar e implementar protocolos para simuladores cuánticos analógicos, incluyendo el control y la calibración de parámetros experimentales.
Habilidades numéricas y experimentales. Adquirir experiencia práctica con software de simulación y técnicas de laboratorio para la preparación y medición de estados cuánticos.
Análisis crítico. Evaluar las fortalezas y limitaciones de los simuladores analógicos en comparación con los ordenadores cuánticos digitales.
Aplicación interdisciplinar. Aplicar la simulación cuántica analógica a problemas en física, química y ciencia de materiales.
Comunicación científica. Presentar y documentar con claridad los resultados obtenidos, trabajando de manera eficaz en equipos interdisciplinares.
Las clases serán presenciales y se retrasmitirán de forma síncrona a los demás campus
- Clases expositivas: en ellas se explicaran los contenidos programados y se responderán las dudas que surjan. Se propondrán ejercicios y problemas que los estudiantes deberán resolver en su tiempo de trabajo propio.
- Clases interactivas: resolución de los ejercicios y problemas propuestos, puesta en común de dudas. Se dará protagonismo al alumnado para que presente sus resultados.
- Tutorías: en ellas se atenderá de forma personalizada al alumnado para proporcionarle orientación y resolver sus dudas
- Trabajo autónomo: en este tiempo se llevará a cabo el estudio de la materia y la resolución de tareas propuestas.
Habrá una plataforma virtual donde se hará accesible material formativo e informativo esencial y suplementario.
La evaluación de la materia será una combinación de diferentes aspectos. La ponderación será fijada y anunciada cada curso dentro de los márgenes aprobados en la memoria de verificación.
1- Evaluación continua: asistencia y participación a las clases expositivas e interactivas, entrega de ejercicios y problemas resueltos, exposición voluntaria de resultados.
Ponderación: 60%
2- Elaboración y presentación de un trabajo de asignatura: 40%
"Artículo 16. Realización fraudulenta de ejercicios o pruebas.
La realización fraudulenta de cualquier ejercicio o prueba requerida en la evaluación de una asignatura implicará la calificación de reprobado en la convocatoria correspondiente, independientemente del proceso disciplinario que se pueda seguir contra el alumno infractor. Se considera fraudulento, entre otras cosas, la realización de trabajos plagiados u obtenidos de fuentes accesibles al público sin reelaboración o reinterpretación y sin citaciones a los autores y las fuentes.”
La materia consta de 3 ECTS, por lo que el total de horas de trabajo del estudiante, incluyendo actividades de evaluación es de 75 horas, estructuradas en:
- 14 horas de clases expositiva
- 10 horas de clase interactiva
- 50 horas de trabajo personal del estudiante
- 1 hora de tutorías
Introducción a la simulación cuántica ((Máster Universitario en Ciencia e Tecnoloxías de Información Cuántica ))
Mecánica cuántica básica
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Francesc Yassid Ayyad Limonge
Coordinador/a- Departamento
- Física de Partículas
- Área
- Física Atómica, Molecular y Nuclear
- Correo electrónico
- yassid.ayyad [at] usc.es
- Categoría
- Investigador/a: Ramón y Cajal
| Miércoles | |||
|---|---|---|---|
| 15:00-17:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 2 |
| 18.05.2025 10:00-14:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 2 |
| 06.07.2025 10:00-14:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 2 |