Fig. 1:Avbildning av ACE-metoden. Kredit:Naturfysik (2022). DOI:10.1038/s41567-022-01544-9
Idag blir kvantsystem allt viktigare för tekniska innovationer inom informationsbehandling, kryptografi, fotonik, spintronik och högpresterande datoranvändning. De är i ständig interaktion med sin omgivning, vilket påverkar deras arbetssätt i många avseenden. Fysiker vid University of Bayreuth har i samarbete med partners vid universiteten i Edinburgh och St. Andrews utvecklat en ny algoritm för att simulera och beräkna dessa influenser. I Naturfysik de presenterar sin upptäckt, som är banbrytande för förståelsen av öppna kvantsystem.
Forskarna kallar sin algoritm för Automated Compression of Environments (ACE). "Med denna utveckling har vi fått ett genombrott inom simulering av kvantsystem. Detta eftersom det är av extremt hög relevans för högteknologiska tillämpningar av kvantsystem att realistiskt kunna simulera miljöpåverkan. Vi förväntar oss att vår nya metod kommer att leda till många värdefulla insikter om tekniskt relevanta kvantsystem. Det kommer säkerligen också att bana väg för utveckling av nya kvantalgoritmer och för kontroll av kvantsystem", förklarar prof. Dr. Vollrath Martin Axt, som ledde forskningsarbetet vid University of Bayreuth.
Den nya algoritmen kännetecknas av en hög grad av flexibilitet. Till skillnad från många andra metoder kan den beskriva flera olika miljöeffekter tillsammans på en mikroskopisk nivå – och att göra det numeriskt helt, utan att behöva ta till approximationer till modellen som är vanliga i simuleringar av många-partikelmodeller. Den nya algoritmen övervinner också ett antal begränsningar som tidigare metoder för att simulera och beräkna yttre påverkan på kvantsystem står inför. "ACE möjliggör ett praktiskt taget obegränsat utbud av applikationer:Det kan appliceras lika på bosoniska, fermioniska eller spinnmiljöer. Influenserna från Gaussiska och icke-Gaussiska miljöer, linjära och icke-linjära miljöer och diagonala och icke-diagonala miljöer kan nu simuleras lika med hög precision", förklarar Axt. + Utforska vidare
