Applicazioni e simulazioni di calcolo quantistico
Applicazioni di teoria
Al Fermilab abbiamo uno sforzo molto forte sulla teoria e applicazioni quantistiche. La teoria quantistica è la chiave per comprendere tutto ciò che stiamo facendo nella scienza e nella tecnologia dei quanti. I teorici stanno studiando come far progredire la scienza quantistica e usare i dispositivi quantistici per risolvere difficili problemi quantistici che nemmeno i più potenti supercomputer possono risolvere.
Il computer quantistico è un buon modello astratto per catturare tutte le elaborazioni di informazioni che la natura permette, comprese quelle al livello più fondamentale – particelle e forze subatomiche. I teorici del Fermilab mirano ad esplorare e sviluppare ulteriormente le connessioni tra la scienza quantistica e le teorie quantistiche di campo, o QFT, che forniscono le basi per gli studi di fisica delle particelle. Le QFT permettono ai teorici di descrivere e calcolare i fenomeni in una vasta gamma di scale, inclusi esempi dalla teoria dell’elettrodinamica quantistica, le teorie di campo efficaci delle interazioni forti e deboli a basse energie, le teorie di gauge del Modello Standard della fisica delle particelle, e possibili estensioni oltre il Modello Standard. Gli scienziati stanno anche studiando approcci per ridurre l’errore nella simulazione quantistica delle QFT usando le tecniche delle teorie di campo efficace. Di particolare interesse è la simulazione della cromodinamica quantistica, conosciuta come QCD. Essi mirano a sfruttare l’esperienza del Fermilab nei calcoli di QCD su reticolo per informare e migliorare la simulazione quantistica.