குவாண்டம் அமைப்புகளில் சுற்றுச்சூழல் தாக்கம்

தகவல் செயலாக்கம் (கணினிகள் போன்றவை), கிரிப்டோகிராஃபி, ஃபோட்டானிக்ஸ், சுழல் மின்னணுவியல் மற்றும் உயர் செயல்திறன் கணக்கீடு ஆகியவற்றில் தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்புகளில் குவாண்டம் அமைப்புகள் பெருகிய முறையில் முக்கியத்துவம் பெறுகின்றன. ஆராய்ச்சியாளர்கள் தொடர்ந்து தங்கள் சூழலுடன் தொடர்பு கொள்கிறார்கள், இது அவர்களின் செயல்பாட்டு முறைகளை பல்வேறு வழிகளில் பாதிக்கிறது. UB-இல் உள்ள இயற்பியலாளர்கள் பொருட்களின் பண்புகளை அளவிடுவதற்கான ஒரு புதிய முறையை உருவாக்கியுள்ளனர். இந்த தாக்கங்களைக் கணக்கிட ஆண்ட்ரூஸ் ஒரு புதிய வழிமுறையை உருவாக்கியுள்ளார். இயற்கை இயற்பியலில் அவர்கள் தங்கள் கண்டுபிடிப்பை முன்வைக்கின்றனர், இது திறந்த குவாண்டம் அமைப்புகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கு அடித்தளமாக உள்ளது.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்களின் அல்காரிதத்தை சுற்றுச்சூழலின் தன்னியங்கு சுருங்குதல் (ACE-Automated Compression of Environment) என்று அழைக்கின்றனர். “இந்த வளர்ச்சியின் மூலம், குவாண்டம் அமைப்புகளின் உருவகப்படுத்துதலில் ஒரு திருப்புமுனையை அடைந்துள்ளோம். ஏனென்றால், குவாண்டம் அமைப்புகளைப் பயன்படுத்தும் உயர்-தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகளுக்கு சுற்றுச்சூழல் தாக்கங்களை உருவகப்படுத்துவதற்கு இது மிகவும் பொருத்தமானது. மேலும் புதிய முறை பல மதிப்புமிக்க நுண்ணறிவுகளைப் பெற அனுமதிக்கும். தொழில்நுட்ப ரீதியாக முக்கியமான குவாண்டம் அமைப்புகள், புதிய குவாண்டம் அல்காரிதம்களின் வளர்ச்சிக்கும் குவாண்டம் அமைப்புகளை கட்டுப்படுத்துவதற்கும் வழி வகுக்கும்” என்று பெய்ரூத் பல்கலைக்கழகத்தில் ஆராய்ச்சிப் பணியை வழிநடத்திய பேராசிரியர் டாக்டர் வோல்ராத் மார்ட்டின் ஆக்ஸ்ட் விளக்குகிறார்.

புதிய அல்காரிதம் எந்த சூழ்நிலைக்கும் ஏற்றவாறு நெகிழ்வாக உள்ளது. இயற்பியல் அமைப்புகளை உருவகப்படுத்துவதற்கான பல முறைகளைப் போலல்லாமல், நுண்ணிய அளவில் பல்வேறு சுற்றுச்சூழல் விளைவுகளை விவரிக்க முடியும். மேலும் எண்ணியல் ரீதியாக முழுமையாகச் செய்யலாம். பல துகள்களை உள்ளடக்கிய உருவகப்படுத்துதல்களில் பொதுவாக இருக்கும் எளிமைப்படுத்தல்களைப் பயன்படுத்தி மாதிரியை தோராயமாக்குவதை நாட வேண்டிய அவசியமில்லை. புதிய வழிமுறையானது குவாண்டம் அமைப்புகளில் வெளிப்புற தாக்கங்களை உருவகப்படுத்துவதற்கும் கணக்கிடுவதற்கும் முந்தைய முறைகளால் எதிர்கொள்ளப்பட்ட பல வரம்புகளையும் மீறுகிறது. “ACE நடைமுறையில் வரம்பற்ற அளவிலான பயன்பாடுகளை செயல்படுத்துகிறது. இது போசோனிக், ஃபெர்மியோனிக் அல்லது சுழல் சூழல்களுக்கு சமமாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். காஸியன் மற்றும் காஸியன் அல்லாத சூழல்கள், நேரியல் மற்றும் நேரியல் அல்லாத சூழல்கள் மற்றும் மூலைவிட்ட மற்றும் மூலைவிட்ட சூழல்களின் தாக்கங்கள் ஆகியவற்றிற்கு பயன்படுத்த முடியும். மேலும் உயர் துல்லியத்துடன் சமமாக உருவகப்படுத்தப்படும்” என்று ஆக்ஸ்ட் விளக்குகிறார்.

References:

• Gribben, D., Rouse, D. M., Iles-Smith, J., Strathearn, A., Maguire, H., Kirton, P., & Lovett, B. W. (2022). Exact dynamics of nonadditive environments in non-Markovian open quantum systems. PRX Quantum, 3(1), 010321.
• Gribben, D., Strathearn, A., Iles-Smith, J., Kilda, D., Nazir, A., Lovett, B. W., & Kirton, P. (2020). Exact quantum dynamics in structured environments. Physical Review Research, 2(1), 013265.
• Cygorek, M., Cosacchi, M., Vagov, A., Axt, V. M., Lovett, B. W., Keeling, J., & Gauger, E. M. (2021). Numerically exact open quantum systems simulations for arbitrary environments using automated compression of environments. arXiv preprint arXiv:2101.01653.
• Mascherpa, F., Smirne, A., Somoza, A. D., Fernández-Acebal, P., Donadi, S., Tamascelli, D., & Plenio, M. B. (2020). Optimized auxiliary oscillators for the simulation of general open quantum systems. Physical Review A, 101(5), 052108.