Aplikacje i symulacje obliczeń kwantowych
Aplikacje teorii
W Fermilabie mamy bardzo silny nacisk na teorię kwantową i aplikacje. Teoria kwantowa jest kluczem do zrozumienia wszystkiego, co robimy w nauce i technologii kwantowej. Teoretycy badają, jak posunąć naukę kwantową naprzód i wykorzystać urządzenia kwantowe do rozwiązania trudnych problemów kwantowych, których nie są w stanie rozwiązać nawet najpotężniejsze superkomputery.
Komputer kwantowy jest dobrym abstrakcyjnym modelem do uchwycenia wszystkich procesów przetwarzania informacji, na jakie pozwala natura, w tym tych na najbardziej fundamentalnym poziomie – cząstek subatomowych i sił. Celem teoretyków z Fermilabu jest zbadanie i dalszy rozwój powiązań pomiędzy nauką kwantową a kwantowymi teoriami pola, czyli QFT, które stanowią podstawę badań fizyki cząstek elementarnych. QFT pozwalają teoretykom opisywać i obliczać zjawiska w szerokim zakresie skali, włączając w to przykłady z teorii elektrodynamiki kwantowej, teorii pola efektywnego oddziaływań silnych i słabych przy niskich energiach, teorii mierników Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych oraz możliwych rozszerzeń poza Model Standardowy. Naukowcy badają również podejścia do redukcji błędów w symulacji kwantowej QFT z wykorzystaniem technik teorii pól efektywnych. Szczególnie interesująca jest symulacja chromodynamiki kwantowej, znanej jako QCD. Ich celem jest wykorzystanie wiedzy Fermilabu w zakresie obliczeń kratowych QCD do informowania i ulepszania symulacji kwantowych.
.