Сверхбыстрое квантовое моделирование: новый подход к старой проблеме
реклама
Миллиарды крошечных взаимодействий происходят между тысячами частиц в каждом куске вещества в мгновение ока. Моделирование этих взаимодействий в их полной динамике было неуловимым, но теперь стало возможным благодаря новой работе исследователей из Оксфорда и Уорика.
Тем самым они проложили путь к новому пониманию сложных взаимодействий между частицами в экстремальных средах, таких как недра больших планет или лазерный ядерный синтез.
Исследователи из Уорикского и Оксфордского университетов разработали новый способ моделирования квантовых систем множества частиц, который позволяет исследовать динамические свойства квантовых систем, полностью связанных с медленно движущимися ионами.
По сути, они сделали моделирование квантовых электронов настолько быстрым, что они могли работать очень долго без ограничений, и влияние их движения на движение медленных ионов было бы заметно.
Как сообщается в журнале Science Advances, он основан на давно известной альтернативной формулировке квантовой механики (динамика Бома), которую ученые теперь уполномочили изучать динамику больших квантовых систем.
Многие квантовые явления были изучены для одной или нескольких взаимодействующих частиц, поскольку большие сложные квантовые системы превосходят теоретические и вычислительные возможности ученых в области предсказаний. Это осложняется огромной разницей во времени, на которую воздействуют различные виды частиц: ионы развиваются в тысячи раз медленнее, чем электроны, из-за их большей массы. Чтобы преодолеть эту проблему, большинство методов включают в себя разделение электронов и ионов и игнорирование динамики их взаимодействия — но это серьезно ограничивает наши знания о квантовой динамике.
Чтобы разработать метод, позволяющий ученым учитывать полные электрон-ионные взаимодействия, исследователи возродили старую альтернативную формулировку квантовой механики, разработанную Дэвидом Бомом. В квантовой механике нужно знать волновую функцию частицы. Оказывается, что описать его средней траекторией и фазой, как это сделал Бом, очень выгодно. Однако потребовался дополнительный набор приближений и множество тестов, чтобы ускорить вычисления настолько драматично, насколько это необходимо. Действительно, новые методы продемонстрировали увеличение скорости более чем в 10 000 раз (на четыре порядка), но все еще согласуются с предыдущими расчетами статических свойств квантовых систем.
реклама
Лента материалов
Соблюдение Правил конференции строго обязательно!
Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона!
Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения (в т.ч. замаскированный мат), экстремистские высказывания, рекламу и спам, удаляются независимо от содержимого, а к их авторам могут применяться меры вплоть до запрета написания комментариев и, в случае написания комментария через социальные сети, жалобы в администрацию данной сети.
Комментарии Правила