Квантов ключ към загадката на Хъбард: китайците откриха пътя към свръхпроводимостта
Учените са основали устройство за преструване на придвижването на субатомните частици – задача, която е непостижима даже за най-мощните суперкомпютри.
Китайски проучвателен екип е постигнал забележителен триумф в региона на квантовите калкулации, като е основал устройство, способно да моделира придвижването на електроните в твърдо тяло.
Работата, оповестена в списание Nature, показва капацитета на квантовите компютри да надминат даже най-мощните суперкомпютри. Разбирането на държанието на електроните е от значително значение за научния прогрес, изключително в региона на магнетизма и високотемпературните свръхпроводящи материали. Тези материали биха могли да доведат до гражданска война в преноса на сила и превоза, което би довело до обилни икономии на сила и софтуерен прогрес.
Изграждането на профилирани квантови симулатори, способни да вземат решение комплицирани научни проблеми, е вторият стадий от проучванията на квантовите калкулации в Китай. На този стадий екип, управителен от Пан Джианвей от Китайския университет за просвета и технологии, се концентрира върху симулирането на фермионния модел на Хъбард. Този модел, препоръчан от английския физик Джон Хъбард през 1963 година, разказва придвижването на електроните в кристалните решетки и е значим за обяснението на високотемпературната свръхпроводимост.
Въпреки значимостта си, моделът на Хъбард е извънредно сложен за моделиране. Не съществува тъкмо решение за този модел в двуизмерното или триизмерното пространство и даже най-мощните суперкомпютри се затрудняват да изследват параметрите му заради високите изчислителни условия. Моделирането на придвижването на 300 електрона благодарение на типичен компютри би изисквало потенциал на паметта, по-голям от общия брой на атомите във Вселената.
За да преодолее тези компликации, изследователският екип е употребявал техники за машинно образование в композиция с предходна научна работа върху хомогенните фермионни свръхфлуиди. Това им разреши да основат оптични решетки с отмерено систематизиране на интензитета, да реализират ултраниски температури и да разработят нови техники за премерване, с цел да характеризират точно положенията на квантовия симулатор.
Изследването докара до наблюдаване на прекосяване на материалите от парамагнитно към антиферомагнитно положение, което може да задълбочи разбирането на механизмите на високотемпературната свръхпроводимост. Пълното схващане на тези механизми ще даде опция за увеличение на мащаба на създаването, производството и приложението на нови високотемпературни свръхпроводящи материали, което може да докара до гражданска война в области като преноса на сила, медицината и суперкомпютрите.
Този пробив съставлява забележителна крачка напред в проучванията на квантовите компютри и би могъл да способства доста за създаването на профилирани квантови симулатори за решение на научни проблеми, надхвърлящи опциите на класическите компютри.
Постигнатото от китайските учени в действителност може да докара до съществени промени в редица научни и освен научни сфери, както и да окаже голямо въздействие върху стопанската система.
