Natuurkundige Pouyan Ghaemi van het City College of New York en zijn onderzoeksteam beweren aanzienlijke vooruitgang te hebben geboekt bij het gebruik van kwantumcomputers om te bestuderen en te voorspellen hoe de toestand van een groot aantal op elkaar inwerkende kwantumdeeltjes in de loop van de tijd evolueert. Dit is gedaan door een kwantumalgoritme te ontwikkelen dat ze op een IBM-quantumcomputer laten draaien. "Voor zover wij weten, is een dergelijk specifiek kwantumalgoritme dat kan simuleren hoe interagerende kwantumdeeltjes in de loop van de tijd evolueren, niet eerder geïmplementeerd", zegt Ghaemi, universitair hoofddocent bij CCNY's Division of Science.

Onder de titel "Sondering van geometrische excitaties van fractionele kwantum Hall-toestanden op kwantumcomputers", verschijnt het onderzoek in het tijdschrift van Physical Review Letters .

"Het is bekend dat de kwantummechanica het onderliggende mechanisme is dat de eigenschappen van elementaire deeltjes zoals elektronen bepaalt," zei Ghaemi. "Maar helaas is er geen gemakkelijke manier om vergelijkingen van de kwantummechanica te gebruiken als we de eigenschappen willen bestuderen van een groot aantal elektronen die ook kracht op elkaar uitoefenen vanwege hun elektrische lading."

De ontdekking van zijn team verandert dit echter en roept andere opwindende mogelijkheden op.

"Aan de andere kant zijn er recentelijk uitgebreide technologische ontwikkelingen geweest bij het bouwen van de zogenaamde kwantumcomputers. Deze nieuwe klasse computers gebruiken de wet van de kwantummechanica om berekeningen uit te voeren die niet mogelijk zijn met klassieke computers."

"We weten dat wanneer elektronen in materiaal sterk met elkaar interageren, interessante eigenschappen zoals supergeleiding bij hoge temperatuur kunnen ontstaan", merkte Ghaemi op. "Ons algoritme voor kwantumcomputers opent een nieuwe weg om de eigenschappen van materialen te bestuderen die het gevolg zijn van sterke elektron-elektron-interacties. Als gevolg hiervan kan het mogelijk de zoektocht naar bruikbare materialen zoals supergeleiders bij hoge temperatuur leiden."

Hij voegde eraan toe dat ze op basis van hun resultaten nu potentieel kunnen kijken naar het gebruik van kwantumcomputers om vele andere verschijnselen te bestuderen die het gevolg zijn van sterke interactie tussen elektronen in vaste stoffen. "Er zijn veel experimenteel waargenomen verschijnselen die mogelijk kunnen worden begrepen met behulp van de ontwikkeling van kwantumalgoritmen die vergelijkbaar zijn met degene die we hebben ontwikkeld." + Verder verkennen

CCNY-team in doorbraak kwantumalgoritme