¿Cómo se simula la superconductividad en una computadora?

Realmente depende de lo que intentes obtener. Si se trata de un sistema difusivo, probablemente podría obtener una computadora para resolver las ecuaciones usadel mediante el método de elementos finitos, pero no estoy seguro de que pueda obtener una física interesante.

Los físicos de la materia de cond. Usualmente intentan hacer aproximaciones donde sea posible para poder establecer un sistema y ver qué fenómenos emergen de él. A menudo, resuelven el problema en términos de un parámetro de orden.

Ejemplo 1: simulación del comportamiento de vórtice en una matriz de unión josephson. Simplificando las islas tanto como sea posible (amplitud del mismo parámetro de orden en todas y una fase por isla) y usando la teoría GL para describir el comportamiento de la unión, puede usar el modelo 2D XY para aproximar una matriz de uniones Josephson (la fase del parámetro de orden sirve como el rotor modelo XY). El comportamiento de vórtice surgirá en este sistema con campos magnéticos agregados. También puede ver pares vórtice-antivórtex a temperaturas más altas …

Ejemplo 2: Digamos que el físico A está estudiando la transición del aislador superconductor en películas granulares desordenadas. El físico A quiere ver si el modelo Bose-Hubbard puede explicar este QPT. En el límite de llenado grande, el físico A puede resolver este sistema utilizando la fase del parámetro de orden SC y el número de llenado. El físico A intenta extraer la longitud de coherencia de fase para ver si puede lograr que su sistema modelo reproduzca la transición de fase.

No hago esto, pero puedo imaginar que se pueden simular algunos superconductores bien entendidos. (Supongo que por “simulado” quieres decir como en realidad virtual?)

El problema es que, para los superconductores más interesantes, no hay consenso sobre cómo funcionan . Hay muchas teorías y algunas ganan más credibilidad de vez en cuando, pero ninguna está en el nivel de “girar la manivela y verlas correr”, por lo que las simulaciones tomarán algunas décadas más. En este momento, los chicos que ejecutan modelos están muy contentos si pueden obtener pares de Cooper.

Casi toda la simulación que he visto ha sido simulación de fenómenos discretos basados ​​en modelos matemáticos basados ​​en la observación.

En otras palabras, un estudio de las interesantes propiedades emergentes que surgen de la existencia de la superconductividad como un fenómeno, en lugar de una simulación de la superconductividad en sí, que, en simulación, da lugar a la aparición de fenómenos discretos.

Entonces obtienes muchas cosas como “el análisis de elementos finitos de los fenómenos de vórtice en los superconductores de Tipo II”, y si bien puedes ver propiedades emergentes de los fenómenos, esperas eso (por ejemplo, fijar), ya que estás viendo lo que sucede en el nivel debajo de eso, donde ya tenemos observaciones.

Lo que faltaba, al menos hasta ahora, ha sido una explicación de lo que da lugar a la superconductividad en primer lugar. Si pudiera simular eso, podría observar la superconductividad como un fenómeno emergente, y luego todos los fenómenos que surgen de la existencia de la superconductividad en primer lugar.

Y luego tal vez vea otras cosas, que no fueron la superconductividad, que surgieron de las matemáticas subyacentes.

Entonces eso, a su vez, sugeriría experimentos adicionales, y de ellos … bueno, podrías descubrir algo único, nuevo y / o inesperado. O puede refutar totalmente la teoría y terminar teniendo que volver al tablero de dibujo. O podría refutar parcialmente la teoría, y la entregará por mucho tiempo como ” una aproximación útil, dentro de estas restricciones de uso “.

Es realmente interesante estudiarlo, pero requerirá algunas ideas fundamentales, en lugar de simulaciones, para que cualquier cerrador agarre un anillo de bronce.