Nichtgleichgewichts Dynamik von Quantenarbeit Flüssigkeiten

Ein Quantensimulator ist ein technologisches Konzept, das mit dem Ziel entwickelt wurde, die schwierigen Rechenprobleme zu überwinden, die bei der Simulation eines quantenphysikalischen Systems mit einem klassischen Computer auftreten. Das Problem ist, dass die benötigten Ressourcen exponentiell mit der Anzahl der elementaren Bestandteile von Quantensystemen (Qubits) wachsen, was eine vollständige Analyse selbst relativ kleiner Quantensysteme praktisch unmöglich macht. Aber auch ideale Quantensimulatoren haben ihren Nachteil: Es scheint äußerst schwierig, wenn nicht unmöglich, eine zuverlässige Berechnung zu erhalten, was wohl die größte Herausforderung für die praktische Umsetzung von Quantencomputern darstellt. Tatsächlich wurde kürzlich das Akronym Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) Devices verwendet, das sich insbesondere auch auf Simulatoren der Quantendynamik bezieht, die, auch wenn sie das ursprüngliche Problem nicht vollständig lösen, dennoch einen gewissen Vorteil bieten und möglicherweise in Hybridschemata verwendet werden die Quanten- und klassische Ressourcen beinhalten. In diesem Rahmen ist das endgültige Ziel des vorliegenden Projekts angesiedelt: Die Idee besteht darin, einen neuen Satz von Werkzeugen zu konstruieren, die, sobald sie miteinander kombiniert sind, eine Quantenmaschine bilden würden, die in der Lage wäre, interessante Quantenphysik außerhalb des Equilibriums zu simulieren, was sonst unmöglich wäre nur mit klassischen Rechenmethoden zu studieren. Gleichzeitig geht es nicht darum, so etwas wie ein universelles Gate-Set oder einen universellen Quantencomputer zu konstruieren, sondern vielmehr einen thermodynamisch ähnlichen Aufbau in Betracht zu ziehen, also eine Maschine zu entwickeln, die auf einem (Quanten-)Arbeitsmedium basiert. Die Idee ist, einen solchen Kolben zu verwenden, um sofort moderne Experimente zu verbessern, zum Beispiel durch verbesserte Kühlgrenzen und Kontrolle über Phasenübergänge in kalten Atomen. Darüber hinaus vermeiden wir das Problem der Zertifizierung universeller Berechnungen und zielen nur darauf ab, einige wichtige Eigenschaften der Dynamik, z. B. Feldkorrelationsfunktionen, durch verbesserte Datenanalysemethoden und Ansatzrekonstruktionsalgorithmen zu verifizieren.