Kvanttilaskennan sovellukset ja simulaatiot
Teorian sovellukset
Fermilabissa kvanttiteorian ja -sovellusten parissa tehdään paljon työtä. Kvanttiteoria on avain kaiken sen ymmärtämiseen, mitä teemme kvanttitieteessä ja -teknologiassa. Teoreetikot tutkivat, miten kvanttitiedettä voidaan viedä eteenpäin ja miten kvanttilaitteilla voidaan ratkaista vaikeita kvanttiongelmia, joita edes tehokkaimmat supertietokoneet eivät pysty ratkaisemaan.
Kvanttitietokone on hyvä abstrakti malli, jolla voidaan kuvata kaikki luonnon sallima informaationkäsittely, mukaan lukien kaikkein perustavimmalla tasolla – subatomisissa hiukkasissa ja voimissa – tapahtuvat käsittelyt. Fermilabin teoreetikot pyrkivät tutkimaan ja kehittämään edelleen yhteyksiä kvanttitutkimuksen ja hiukkasfysiikan tutkimuksen perustana olevien kvanttikenttäteorioiden eli QFT:iden välillä. QFT:iden avulla teoreetikot voivat kuvata ja laskea ilmiöitä laajalla skaalalla, mukaan lukien esimerkkejä kvanttisähködynamiikan teoriasta, vahvan ja heikon vuorovaikutuksen efektiivisistä kenttäteorioista matalilla energioilla, hiukkasfysiikan standardimallin mittateorioista ja mahdollisista standardimallin ulkopuolisista laajennuksista. Tutkijat tutkivat myös lähestymistapoja virheiden vähentämiseksi QFT:iden kvanttisimuloinnissa käyttämällä efektiivisten kenttäteorioiden tekniikoita. Erityisen kiinnostavaa on kvanttikromodynamiikan eli QCD:n simulointi. He pyrkivät hyödyntämään Fermilabin asiantuntemusta ristikko-QCD-laskennassa kvanttisimuloinnin informoimiseksi ja parantamiseksi.