Kvantumszámítási alkalmazások és szimulációk
Az elméleti alkalmazások
A Fermilabban nagyon komoly erőfeszítéseket teszünk a kvantumelmélet és az alkalmazások területén. A kvantumelmélet a kulcsa mindannak, amit a kvantumtudomány és -technológia területén teszünk. Az elméleti szakemberek azt tanulmányozzák, hogyan lehet a kvantumtudományt előbbre vinni, és kvantumeszközökkel olyan nehéz kvantumproblémákat megoldani, amelyeket még a legnagyobb teljesítményű szuperszámítógépek sem tudnak megoldani.
A kvantumszámítógép jó absztrakt modell minden olyan információfeldolgozás megragadására, amelyet a természet lehetővé tesz, beleértve a legalapvetőbb szinten – a szubatomi részecskék és erők szintjén – zajló folyamatokat is. A Fermilab teoretikusainak célja a kvantumtudomány és a részecskefizikai vizsgálatok alapját képező kvantumtérelméletek, vagy QFT-k közötti kapcsolatok feltárása és továbbfejlesztése. A QFT-k lehetővé teszik az elméletalkotók számára a jelenségek leírását és kiszámítását a legkülönbözőbb skálákon, beleértve példákat a kvantumelektrodinamika elméletéből, az erős és gyenge kölcsönhatás effektív mezőelméleteiből alacsony energiákon, a részecskefizika Standard Modelljének mérőelméleteiből és a Standard Modellen túli lehetséges kiterjesztésekből. A tudósok a QFT-k kvantumszimulációjában a hibák csökkentésére irányuló megközelítéseket is vizsgálják az effektív mezőelméletek technikáinak felhasználásával. Különösen érdekes a kvantumkromodinamika, az úgynevezett QCD szimulációja. Céljuk, hogy a Fermilab rácsos QCD-számítások terén szerzett szakértelmét felhasználják a kvantumszimuláció tájékoztatására és javítására.