Οι θεωρητικοί δείχνουν ποια κβαντικά συστήματα είναι κατάλληλα για προσομοιώσεις

Μια διεθνής ομάδα φυσικών, συμπεριλαμβανομένων των ερευνητών του Πανεπιστημίου της Βιέννης, έχει αναπτύξει μια μέθοδο για να προσδιορίσει ποια κβαντικά συστήματα είναι κατάλληλα για προσομοιώσεις. Τα ευρήματα της ομάδας, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό "Nature Communications", παρέχουν ένα πολύτιμο εργαλείο για τους ερευνητές που αναπτύσσουν κβαντικές τεχνολογίες.

Οι κβαντικές προσομοιώσεις αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για τη μελέτη σύνθετων φυσικών συστημάτων που είναι δύσκολα ή αδύνατο να διερευνηθούν χρησιμοποιώντας κλασσικούς υπολογιστές. Χρησιμοποιώντας τη δύναμη της κβαντικής μηχανικής, οι ερευνητές μπορούν να προσομοιώσουν τη συμπεριφορά αυτών των συστημάτων και να αποκτήσουν πληροφορίες που δεν είναι προσβάσιμες μέσω παραδοσιακών υπολογιστικών μεθόδων.

Ωστόσο, δεν είναι όλα τα κβαντικά συστήματα εξίσου κατάλληλα για προσομοιώσεις. Ορισμένα συστήματα είναι πιο ευαίσθητα στον θόρυβο και την αποσύνδεση, η οποία μπορεί να εισαγάγει σφάλματα στις προσομοιώσεις. Η μέθοδος των ερευνητών αντιμετωπίζει αυτήν την πρόκληση προσδιορίζοντας τις ιδιότητες που καθιστούν ένα κβαντικό σύστημα κατάλληλο για προσομοιώσεις.

Η μέθοδος της ομάδας βασίζεται στην έννοια της "κβαντικής συνοχής". Η συνοχή είναι μια θεμελιώδης ιδιότητα των κβαντικών συστημάτων που τους επιτρέπει να παρουσιάζουν ορισμένες συμπεριφορές, όπως η υπέρθεση και η εμπλοκή. Όσο πιο συνεκτικό είναι ένα κβαντικό σύστημα, τόσο καλύτερο είναι κατάλληλο για προσομοιώσεις.

Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο τους, οι ερευνητές ήταν σε θέση να εντοπίσουν διάφορα κβαντικά συστήματα που είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για προσομοιώσεις. Αυτά τα συστήματα περιλαμβάνουν παγιδευμένα ιόντα, υπεραγωγικά κυκλώματα και κβαντικές κουκίδες. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι ορισμένα υλικά, όπως το graphene, έχουν ιδιότητες που τους κάνουν υποσχόμενους υποψηφίους για κβαντικές προσομοιώσεις.

Τα ευρήματα της ομάδας παρέχουν πολύτιμη καθοδήγηση στους ερευνητές που αναπτύσσουν κβαντικές τεχνολογίες. Επιλέγοντας κβαντικά συστήματα που είναι κατάλληλα για προσομοιώσεις, οι ερευνητές μπορούν να βελτιώσουν την ακρίβεια και την αποτελεσματικότητα των προσομοιώσεων τους και να αποκτήσουν βαθύτερες γνώσεις στη συμπεριφορά σύνθετων φυσικών συστημάτων.

Η έρευνα διεξήχθη από διεθνή ομάδα φυσικών από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης, το Πανεπιστήμιο του Innsbruck, το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου, το Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, το Μπέρκλεϊ.