芬兰科学家研究出探索强相关量子系统中相变的新方法

产业资讯 量科网 2021-11-17 23:25

芬兰的阿尔托大学和坦佩雷大学的研究人员开发了一种新的理论方法来研究强相关量子系统中的动态相变。当前,量子多体系统的远离平衡态动力学是物理学中最活跃的研究领域之一。

除了长期存在的基本兴趣之外,相关系统的量子动力学也是新兴量子计算机的热门话题。这种新技术的第一个突破性应用可能是在量子多体模拟领域,多体模拟对于传统计算机来说是出了名的困难。不过,第一代量子计算机性能仍然有限,可以利用量子动力学对其性能进行基准测试。

坦佩雷大学计算物理学教授Teemu Ojanen说:“因此,将它们的预测与通过其他方式获得的预测进行比较,可以深入的了解它们模拟量子系统的能力。预测动态量子相变的新方法可以通过这种方式来研究量子计算机的性能,”

相变是平衡统计物理学的基本现象。它是一种自然现象,参数(例如温度)的微小变化会导致物质性质发生剧烈变化,例如水变成冰。相变发生在由大量基本成分(如物质中的分子)组成的系统中。相变只发生在有无限多组分的极限范围内,其中系统性质以真正不连续的方式变化。该极限称为热力学极限,是理解相变的基本概念。

从科学研究一开始的时候,对各种形式相变的研究就让科学家们忙得不可开交。由于可支配的资金有限,科学家们无法直接研究热力学极限中的相变。为了克服这个限制,因此他们设计了各种方法来从对小尺寸系统的分析中推断出相变的存在。这项突破性工作最近发表在《物理评论 X》上,论文标题为“使用洛施密特累积量确定强相关多​​体系统中的动态量子相变”。