Nøjagtige simuleringer af miljøpåvirkninger på kvantesystemer

I dag bliver kvantesystemer stadig vigtigere for teknologiske innovationer inden for informationsbehandling, kryptografi, fotonik, spintronik og højtydende databehandling. De er i konstant interaktion med deres omgivelser, hvilket påvirker deres virkemåder i mange henseender. Fysikere ved University of Bayreuth har i samarbejde med partnere ved universiteterne i Edinburgh og St. Andrews udviklet en ny algoritme til at simulere og beregne disse påvirkninger. I Naturfysik de præsenterer deres opdagelse, som er banebrydende for forståelsen af ​​åbne kvantesystemer.

Forskerne kalder deres algoritme Automated Compression of Environments (ACE). "Med denne udvikling har vi opnået et gennembrud inden for simulering af kvantesystemer. Det skyldes, at det er af ekstrem høj relevans for højteknologiske anvendelser af kvantesystemer at kunne simulere miljøpåvirkninger realistisk. Vi forventer, at vores nye metode vil føre til mange værdifulde indsigter i teknologisk relevante kvantesystemer. Det vil helt sikkert også bane vejen for udvikling af nye kvantealgoritmer og for styring af kvantesystemer," forklarer prof. Dr. Vollrath Martin Axt, der har ledet forskningsarbejdet ved University of Bayreuth.

Den nye algoritme er kendetegnet ved en høj grad af fleksibilitet. I modsætning til mange andre metoder er den i stand til at beskrive flere forskellige miljøeffekter sammen på et mikroskopisk niveau - og at gøre det numerisk fuldstændigt uden at skulle ty til tilnærmelser til modellen, der er almindelige i simuleringer af mange-partikelmodeller. Den nye algoritme overvinder også en række begrænsninger, som tidligere metoder til simulering og beregning af ydre påvirkninger på kvantesystemer står over for. "ACE muliggør et stort set ubegrænset udvalg af applikationer:Det kan anvendes lige så godt til bosoniske, fermioniske eller spin-miljøer. Påvirkningerne fra Gaussiske og ikke-Gaussiske miljøer, lineære og ikke-lineære miljøer og diagonale og ikke-diagonale miljøer kan nu simuleres lige meget med høj præcision," forklarer Axt. + Udforsk yderligere

Fysiske funktioner øger effektiviteten af ​​kvantesimuleringer