Een internationaal team van natuurkundigen, waaronder onderzoekers van de Universiteit van Wenen, heeft een methode ontwikkeld om te identificeren welke kwantumsystemen geschikt zijn voor simulaties. De bevindingen van het team, gepubliceerd in het tijdschrift ‘Physical Review Letters’, kunnen onderzoekers helpen bij het ontwerpen van nieuwe kwantumcomputers en andere kwantumtechnologieën.

Kwantumsystemen zijn notoir moeilijk te simuleren, omdat ze een enorme hoeveelheid computerbronnen vereisen. Er zijn echter enkele kwantumsystemen die gemakkelijker kunnen worden gesimuleerd dan andere. De methode van het team kan worden gebruikt om te identificeren welke systemen vatbaar zijn voor simulatie.

De onderzoekers concentreerden zich op een bepaald type kwantumsysteem dat bekend staat als een ‘veel-lichamensysteem’. Deze systemen bestaan ​​uit een groot aantal deeltjes die met elkaar interageren. De interacties tussen de deeltjes maken het moeilijk om deze systemen te simuleren, zelfs met behulp van krachtige computers.

De onderzoekers ontdekten echter dat er een speciaal geval bestaat waarin systemen met meerdere lichamen gemakkelijker kunnen worden gesimuleerd. Dit gebeurt wanneer de interacties tussen de deeltjes zo zwak zijn dat ze als onafhankelijk kunnen worden beschouwd.

De methode van het team kan worden gebruikt om veellichaamsystemen te identificeren die aan deze voorwaarde voldoen. Dit maakt het mogelijk om deze systemen te simuleren met behulp van een verscheidenheid aan technieken, waaronder kwantum Monte Carlo-methoden en methoden voor renormalisatie van dichtheidsmatrixen.

De onderzoekers geloven dat hun bevindingen kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe kwantumcomputers en andere kwantumtechnologieën. Door kwantumsystemen te identificeren die vatbaar zijn voor simulatie, helpen ze het mogelijk te maken het potentieel van de kwantummechanica voor een breed scala aan toepassingen te verkennen.