¿Existe algún simulador físico preciso para los niveles atómicos y los efectos cuánticos?

Question

Hay toneladas y toneladas de simuladores de física para la física clásica/grande. Estoy interesado en un simulador en el que se alimenta una entrada como átomos y posiciones y simula la evolución del sistema. Es decir, debe formar enlaces, iones, etc., como ocurriría de forma natural. Pero debería ser lo suficientemente rápido como para poder introducir en él algunos materiales enormes (¿un transistor a escala real, quizás?) y sería capaz de simularlo con precisión y en tiempos razonables.

En otras palabras, lo que no quiere es un sistema basado en modelos superiores como la dinámica de fluidos, la transferencia de calor, etc. Quiero que deje emerger esos fenómenos.

Soy consciente de que quizás lo que pido es demasiado, pero ¿hay algo al menos parecido?

Answer 1

Sí, ahora mismo estoy investigando exactamente ese concepto. Se llama dinámica molecular. Funciona exactamente como has dicho: introduces tipos de átomos y posiciones y obtienes la evolución temporal del sistema. También estoy utilizando lo que se conoce como reactivo potencial, que permite las reacciones químicas y la formación de enlaces e iones (concretamente, estoy haciendo simulaciones de iones de litio en carbono).

En cuanto a los transistores, su tamaño varía. Los conceptos experimentales los tienen tan pequeños como 1-7 átomos (al menos según la página de Wikipedia; no sé nada de ellos); sin embargo, probablemente también se podrían simular atomísticamente transistores más convencionales. Mis sistemas constan de 1-2 millones de átomos en un volumen de 20x20x20 nanómetros.

Lo que hago no es del todo cuántico, pero tampoco es del todo clásico. Está en el medio. El potencial (también conocido como campo de fuerza) que describe las interacciones entre los átomos se desarrolló mediante estudios cuánticos.