In questo lavoro, i ricercatori hanno utilizzato uno specifico approccio Monte Carlo quantistico chiamato “metodo dei blocchi mobili” per calcolare i nuclei atomici corrispondenti a due diversi Hamiltoniani e il modo in cui si sovrappongono. Gli hamiltoniani sono descrizioni matematiche dell'energia di un sistema quantistico. Lo studio è pubblicato sulla rivista Physical Review Letters .

Lo studio delle Hamiltoniane consente agli scienziati di comprendere come un sistema quantistico cambia nel tempo. Il metodo del blocco mobile rende possibile effettuare calcoli che prima erano impossibili per i grandi sistemi quantistici.

Il metodo dei blocchi mobili consente ai ricercatori di utilizzare simulazioni Monte Carlo quantistiche per costruire emulatori veloci e accurati per sistemi quantistici. Funziona calcolando i dati per diversi valori di parametri specifici:i valori che definiscono il sistema quantistico.

Questi dati di base consentono ai ricercatori di creare un emulatore in grado di prevedere con precisione i risultati per tutti i valori dei parametri in un intervallo specifico. Questo uso del metodo dei blocchi mobili e delle simulazioni Monte Carlo quantistiche ha molte potenziali applicazioni. Ad esempio, potrebbe aiutare gli scienziati che lavorano sull'informatica quantistica.

I ricercatori del Forschungszentrum Jülich, dell'Università di Bonn, e del Facility for Rare Isotope Beams della Michigan State University hanno utilizzato il metodo dei blocchi mobili per calcolare la sovrapposizione tra stati energetici di diversi hamiltoniani utilizzando calcoli Monte Carlo quantistici.

Per calcolare la sovrapposizione tra gli stati energetici, il metodo del blocco mobile utilizza l'evoluzione temporale immaginaria (in contrapposizione a quella a valori reali) per due diversi hamiltoniani e riorganizza i blocchi temporali in una sequenza graduale di calcoli. Il processo ricorda un blocco di ghiaccio che si stacca da una grande massa di ghiaccio e galleggia in mare.

L'efficienza computazionale del metodo a blocchi mobili è di diversi ordini di grandezza migliore rispetto ad altri approcci, con il vantaggio computazionale che cresce ancora di più con le dimensioni del sistema.