Uutiset

Dynaamiset olomuodon muutokset valottavat monen hiukkasen kvanttisysteemien fysiikkaa

Vahvasti vuorovaikuttavien kvanttisysteemien epätasapainodynamiikka on eräs haastavimmista nykyfysiikan tutkimuskohteista, jolla on ajankohtaisia yhtymäkohtia kvanttitietokoneiden teknologiaan.
Yksityiskohta kryostaatista. Kuva: Mikko Raskinen.
Kuva kryostaatista: Mikko Raskinen.

Aalto-yliopiston ja Tampereen yliopiston yhteistyöprojektissa on kehitetty uusi teoreettinen menetelmä kvanttisysteemien dynaamisten faasitransitioiden ennustamiseen. Vahvasti vuorovaikuttavien kvanttisysteemien epätasapainodynamiikka on eräs haastavimmista nykyfysiikan tutkimuskohteista, jolla on ajankohtaisia yhtymäkohtia kvanttitietokoneiden teknologiaan. Tutkimus julkaistiin Physical Review X- lehdessä.

Aineen rakenteen ja modernin huipputeknologian mahdollistamien nanorakenteiden ilmiömaailmaa hallitsevat kvanttimekaniikan lait. Arkijärjen kannalta varsin oudolla kvanttimekaniikalla on keskeinen rooli uusien materiaalien ja teknologioiden kehityksessä. Vahvasti vuorovaikuttavien kvanttisysteemien dynamiikka onkin yksi nykytutkimuksen keihäänkärjistä.

Aalto-yliopiston ja Tampereen yliopiston yhteistutkimuksessa kehitettiin uusi teoreettinen menetelmä vuorovaikuttavien kvanttisysteemien dynaamisten faasimuunnosten tutkimiseen. Olomuodon muutokset, kuten kiinteän aineen sulaminen nesteeksi tai nesteen höyrystyminen kaasuksi, ovat tasapainotilojen statistisen fysiikan perusilmiöitä.

Kvanttisysteemien dynamiikka on erittäin ajankohtainen tutkimusaihe myös kvanttitietokoneiden kehityksen ja käyttöönoton näkökulmasta. Ensimmäisen sukupolven kvanttitietokoneiden arvellaan soveltuvan nimenomaan kvanttisysteemien simulointiin traditionaalisia tietokoneita ratkaisevasti tehokkaammin.

Toisaalta vasta kehitysasteella olevan kvanttiteknologian testaamisessa kvanttidynamiikalla on keskeinen rooli: kvanttisimulaatioita voidaan vertailla muilla menetelmillä laskettuihin tuloksiin.

"Näin voidaan saada hyvä käsitys siitä, kuinka hyvin kvanttitietokoneet pystyvät hyödyntämään sen toiminnalle keskeistä kvanttilomittumista ja suoriutumaan kvanttisimulaatioista. Nyt kehitettyä tehokasta menetelmää dynaamisten olomuodonmuutosten ennustamiseksi voidaan tulevaisuudessa hyödyntää tähän tarkoitukseen", Tampereen yliopiston professori Teemu Ojanen toteaa.      

Jatkossa tutkijoiden tavoite on soveltaa uutta menetelmää toistaiseksi avointen kompleksisten kvanttisysteeminen teoreettisten ongelmien ratkaisemiseksi. 

Aalto-yliopiston tutkimusryhmää johtaa professori Christian Flindt, ja se on osa tutkimuksen kansallista huippuyksikköä Quantum Technology Finland QTF ja kansallista kvantti-instituuttia (InstituteQ).

Lue Physical Review X- lehdessä 26.10. 2021 julkaistu tutkimus Determination of Dynamical Quantum Phase Transitions In Strongly Correlated Many-Body Systems Using Loschmidt Cumulants.

Alkuperäinen uutisartikkeli Tampereen yliopiston sivuilla.

Lisätietoa (englanniksi):

Christian Flindt

Associate Professor
T304 Dept. Applied Physics
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Jose Lado, photo: Evelin Kask
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Apulaisprofessori Jose Lado palkittiin kvanttimateriaaleihin liittyvän teorian kehittämisestä

Deutsche Physikalische Gesellschaft ja Institute of Physics New Journal of Physics (NJP) ovat myöntäneet varhaisen tutkijauran palkinnon fysiikan apulaisprofessori Jose Ladolle. Se on tunnustus merkittävästä roolista kaksiulotteisten magneettisten materiaalien ja toistensa suhteen kierrettyjen van der Waals -rakenteiden tutkimuksessa.
Designs for a Cooler Planet 2022 – Open call
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Millainen olisi Elämä 1.5? Hae mukaan vuoden 2022 Designs for a Cooler Planet -tapahtumaan!

Jotta ratkomme ilmastonmuutosta ja luontokatoa, uusia oivalluksia kaivataan kipeästi. Onko sinulla idea ylikulutuksen hillitsemiseen, ilmaston lämpenemisen hidastamiseen tai parempaan työelämään? Designs for a Cooler Planet 2022 kokoaa aaltolaisten innostavimmat hankkeet - tule mukaan!
Pro arte utili_kirjan kansi_kirjoittajat_kuva_Annukka Mäkijärvi
Yhteistyö, Tutkimus ja taide, Yliopisto Julkaistu:
No entry sign over workshop image
Kampus, Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Poikkeusaukioloajat Arts infran työpajoilla ja Väre Takeoutissa

Poikkeusaukioloajat Arts infran työpajoilla ja Väre Takeoutissa ilmoitetaan tällä sivulla.