Jelentős eredményt sikerült elérnie egy kínai kutatócsoportnak a kvantum-számítástechnika területén – számolt be róla a Interesting Engineering. A Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem mérnökeinek sikerült egy olyan eszközt megépíteniük, amely képes szimulálni az elektronok mozgását egy szilárd testen belül. Az erről szóló publikáció a Nature folyóiratban jelent meg.

Az elektronok viselkedésének megértése kulcsfontosságú a tudományos fejlődéshez, különösen a mágnesesség és a magas hőmérsékletű szupravezető anyagok fejlesztése terén. Ezek az anyagok forradalmasíthatják a villamosenergia átvitelét és -szállítását, ami jelentős energiamegtakarítást és technológiai fejlődést eredményezhet.

A tudósok a Hubbard-modell (FHM) szimulálására összpontosítottak. Ez egy elméleti modell, amit még John Hubbard brit fizikus vetett fel 1963-ban és amely leírja az elektronok mozgását a rácsokon belül. Bár a modell rendkívül fontos a magas hőmérsékletű szupravezetés magyarázatában, bonyolultsága miatt nagyon nehéz szimulálni.

Ha mindez nem lenne elég, a kettő- és a háromdimenzióban nincs is pontos megoldása, a nagy számítási igények miatt pedig még a legerősebb szuperszámítógépek is nehezen fedezik fel a Hubbard-modell teljes paraméterkészletét.

Csen Jüao, a tanulmány társszerzője szerint ha 300 elektron mozgását szeretnénk szimulálni, ahhoz a teljes univerzumban található atomok számát meghaladó tárterületre lenne szükség. Mivel a korábbi szimulációk során komoly technikai nehézségekbe ütköztek, ezért most a gépi tanulás segítségével optimalizálták a rendszert, és felhasználják a korábbi, más anyagokon végzett kísérletek eredményét.

Ennek köszönhetően lehetővé vált, hogy egyenletes intenzitáseloszlású optikai rácsokat hozzanak létre, ultraalacsony hőmérsékletet érjenek el, és új mérési technikákat dolgozzanak ki a kvantumszimulátor állapotainak pontos jellemzésére.

A kutatás egy paramágneses (a mágneshez gyengén vonzódó) állapotból egy antiferromágneses állapotba (nagyrészt a mágnesre érzéketlen) való átváltás megfigyelésével zárult. Ez elősegítheti a magas hőmérsékletű szupravezetési mechanizmusok megértését.

Cen szerint ha sikerül teljesen megérteni a magas hőmérsékletű szupravezetés fizikai mechanizmusait, növelni lehet az új, magas hőmérsékletű szupravezető anyagok tervezését, gyártását és alkalmazását, ami potenciálisan forradalmasíthatja az olyan területeket, mint az elektromos energiaátvitel, az orvostudomány vagy a szuperszámítástechnika.

Összességében olyan kvantumszámítógépek megépítésére nyílhat mód a későbbiekben, amelyek olyan tudományos problémákat oldhatnak meg, amelyekre a jelenlegi szuperszámítógépek nem képesek.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.