Американські фізики розробили метод квантових розрахунків, який у деяких випадках дозволяє отримувати результати у 100 разів точніші за попередні моделі. Відкриття може допомогти у створенні нових надпровідників, здатних змінити роботу електромереж і потужних комп’ютерів.
Дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech) та Єльського університету зосередилися на ефекті Кондо. Це квантове явище виникає через взаємодію магнітних домішок з електронами в металах і може спричиняти збільшення електричного опору за низьких температур.
Хоча явище досліджують уже багато десятиліть, його точне моделювання залишалося надзвичайно складним завданням. Причина полягає у взаємодії великої кількості електронів, поведінку яких потрібно описувати за законами квантової фізики.
Навіть найпотужніші сучасні комп’ютери стикаються із серйозними труднощами під час таких обчислень. Традиційні моделі часто потребують спрощень, які можуть впливати на точність прогнозування властивостей реальних матеріалів.
Американські вчені застосували новий підхід, заснований на фундаментальних принципах квантової механіки. Він дозволив значно точніше розрахувати процеси, які відбуваються під час взаємодії електронів із магнітними атомами.
У деяких випадках точність отриманих результатів виявилася у 100 разів вищою, ніж у попередніх розрахункових моделях. Науковці також перевірили свій метод за допомогою лабораторних вимірювань, щоб порівняти теоретичні результати з реальною поведінкою матеріалів.
Особливе значення має можливість прогнозувати квантові властивості речовин без надмірних спрощень. Це може полегшити дослідження матеріалів, поведінка яких залежить від складних взаємодій між електронами.
Одним із перспективних напрямів застосування технології вчені називають розробку надпровідників. Такі матеріали за певних умов здатні проводити електричний струм без електричного опору, що відкриває можливості для створення ефективніших енергетичних систем.
У перспективі точніше моделювання квантових процесів може допомогти дослідникам швидше знаходити матеріали з необхідними властивостями. Зокрема, це стосується технологій для електричних мереж і високопродуктивних комп’ютерів, де втрати енергії та ефективність роботи мають особливе значення.
Водночас новий метод поки перевірили лише на відносно простих матеріалах. Дослідники розраховують у майбутньому застосувати його до складніших квантових систем, зокрема тих, які становлять інтерес для розробки нових надпровідників.
🌟 Читайте «Експерт» у своєму смартфоні — додайте нас в Google Discover