Oggi, i sistemi quantistici stanno diventando sempre più importanti per le innovazioni tecnologiche nell'elaborazione delle informazioni, nella crittografia, nella fotonica, nella spintronica e nel calcolo ad alte prestazioni. Sono in costante interazione con il loro ambiente, che influenza le loro modalità di funzionamento sotto molti aspetti. I fisici dell'Università di Bayreuth, in collaborazione con i partner delle Università di Edimburgo e St. Andrews, hanno sviluppato un nuovo algoritmo per simulare e calcolare queste influenze. In Fisica della natura presentano la loro scoperta, che è rivoluzionaria per la comprensione dei sistemi quantistici aperti.

I ricercatori chiamano il loro algoritmo Automated Compression of Environments (ACE). "Con questo sviluppo, abbiamo raggiunto una svolta nella simulazione dei sistemi quantistici. Questo perché è estremamente importante per le applicazioni high-tech dei sistemi quantistici essere in grado di simulare realisticamente le influenze ambientali. Ci aspettiamo che il nostro nuovo metodo lo farà porterà a molte preziose intuizioni sui sistemi quantistici tecnologicamente rilevanti. Sicuramente aprirà anche la strada allo sviluppo di nuovi algoritmi quantistici e al controllo dei sistemi quantistici", spiega il Prof. Dr. Vollrath Martin Axt, che ha guidato il lavoro di ricerca presso il Università di Bayreuth.

Il nuovo algoritmo è caratterizzato da un elevato grado di flessibilità. A differenza di molti altri metodi, è in grado di descrivere insieme diversi effetti ambientali a livello microscopico e di farlo numericamente in modo completo, senza dover ricorrere ad approssimazioni al modello che sono comuni nelle simulazioni di modelli a molte particelle. Il nuovo algoritmo supera anche una serie di limitazioni incontrate dai metodi precedenti per la simulazione e il calcolo delle influenze esterne sui sistemi quantistici. "ACE consente una gamma virtualmente illimitata di applicazioni:può essere applicato ugualmente ad ambienti bosonici, fermionici o di spin. Le influenze degli ambienti gaussiani e non, degli ambienti lineari e non lineari e degli ambienti diagonali e non diagonali possono ora essere simulato allo stesso modo con alta precisione", spiega Axt. + Esplora ulteriormente

Le caratteristiche fisiche aumentano l'efficienza delle simulazioni quantistiche