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Las predicciones sobre sistemas de muchas partículas en escenarios donde se manifiesta su naturaleza cuántica aparecen generalmente en los titulares de los diarios científicos porque contienen propiedades exóticas sin homólogos clásicos. En principio, la información física de estos sistemas se puede obtener directamente resolviendo la función de onda de muchas partículas solución de la ecuación de Schrödinger. Asímismo, desde un punto de vista computacional, este cálculo es sólo accesible para sistemas con muy pocas partículas (por ejemplo átomos elementales con dos o tres electrones). Esta barrera computacional es el motivo por el cual muchos de estos sistemas están todavía inexplorados y son actualmente un foco importante de actividad de investigación, tanto teórica como experimental.

Las aproximaciones más ampliamente utilizadas para estudiar, en detalle, estos sistemas cuánticos de muchas partículas, se basan en la Density Functional Theory, o en el método de Hartree-Fock. Sin embargo, en este trabajo proponemos una aproximación alternativa que también permite superar la barrera computacional que hemos mencionado. Presentamos un método para estudiar sistemas de muchas partículas a través de trayectorias de Bohm. Demostramos que las trayectorias de Bohm asociadas a un sistema de N electrones se pueden calcular exactamente sin saber la función de onda de muchas partículas, pero resolviendo un sistema acoplado de N ecuaciones de Schrödinger de un solo electrón. El punto destacado de nuestra propuesta es que el sistema acoplado es numéricamente accesible para centenares de electrones. El tiempo de cálculo de las trayectorias cuánticas utilizando nuestro algoritmo aumenta como potencia de N, mientras que una solución exacta de la ecuación de Schrödinger de N partículas exige un tiempo mucho más grande que aumenta exponencialmente con N. El trabajo ha sido publicado recientemente en la revista Physical Review Letters y el cálculo numérico que soporta las conclusiones se ha realizado con el apoyo del Servei d’Informàtica Distribuïda del campus de Sabadell.

En particular, hemos utilizado el algoritmo mencionado para el cálculo de propiedades de transporte en sistemas de muchos electrones con interacciones de intercambio y de Coulomb entre todos los electrones. En este sentido, el algoritmo permite la simulación precisa de las propiedades estáticas, dinámicas y de ruido de los transistores de efecto de campo nanométricos que se utilizaran en un futuro immediato. En general, el algoritmo también permite estudiar otros sistemas cuánticos de muchas partículas de gran interés actualmente en disciplinas como estado sólido, óptica cuántica, química física, etc.