Home   >   Örebro   >   Optimerad metod förbättrar simuleringar av kvantsystem

Optimerad metod förbättrar simuleringar av kvantsystem

By on 14 januari, 2025
Metoden som Hugo Strand har utvecklat gör det möjligt att förstå hur små nanopartiklar fungerar.

Foto: Maria Elisson

För att bättre kunna designa komplexa kvantsystem, atomer och elektroner, har forskaren Hugo Strand utvecklat en ny metod som gör simuleringarna snabbare och mer träffsäkra.

— Det kan leda till ökad förståelse för material och teknologier, som är viktiga för innovationer inom exempelvis kvantdatorer och förnybar energi, säger han.

Material som innehåller övergångsmetaller och sällsynta jordartsmetaller har komplexa egenskaper som är mycket svåra att simulera och förutsäga. Samtidigt har dessa material stor potential att driva utvecklingen av teknologier inom exempelvis elektronik, energi och hälsovård.

Nu har Hugo Strand, universitetslektor i fysik vid Örebro universitet, tillsammans med forskarkollegor från Tyskland och USA, utvecklat en ny simuleringsmetod för kvantsystem. Metoden gör det möjligt att till exempel förstå hur komplexa oxider och kvantprickar, små nanopartiklar fungerar.

Simuleringarna kan också användas för att förutsäga materialegenskaper, vilket är särskilt värdefullt eftersom standardmetoder ofta inte är tillräckliga för att beskriva material med övergångsmetaller.

— Denna optimering gör inte bara simuleringen av kvantsystem snabbare, utan möjliggör också mer precisa förutsägelser om hur material beter sig, säger Hugo Strand.

Löser ett centralt problem

En av de största utmaningarna inom kvantsimuleringar är det så kallade teckenproblemet, som uppstår när de värden som beräknas i en simulering kan ha både positiva och negativa tecken. Detta gör att simuleringen blir mycket ineffektiv och ofta missvisande.

— Den nya algoritmen minskar detta problem och öppnar dörren för en djupare förståelse av komplexa material och för snabbare och mer effektiv design av materialegenskaper, säger Hugo Strand.

Öppen mjukvara tillgänglig

Resultaten har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Physical Review B, och den utvecklade simuleringsmjukvaran är öppen och tillgänglig för alla. Med nya forskningsmedel från Vetenskapsrådet ska Hugo Strand vidareutveckla simuleringsmetoden, för att även kunna beskriva det dynamiska beteendet hos kvantsystem.

— Med hjälp av de nya forskningsmedlen kommer vi nu att driva forskningsfronten framåt på icke-jämviktssidan. Målet är att kunna beskriva hur egenskaperna hos kvantmaterial kan förbättras med hjälp av ultrasnabba laserpulser, en metod som forskarna tilldelades Nobelpriset i fysik för år 2023, säger Hugo Strand.

Örebro
Örebronyheter

Källa: Örebro Universitet
Text: Jasenka Dobric
Foto: Maria Elisson

You must be logged in to post a comment Login