Simulazione quantistica
La teoria della meccanica quantistica relativistica (RQM, Relativistic Quantum Mechanics) riguarda le particelle massive che si propagano a tutte le velocità fino a quelle paragonabili alla velocità della luce e possono inoltre contenere particelle di massa minore. È più efficace della teoria della meccanica quantistica originale in ambiti quali la previsione dell'antimateria e dello spin dell'elettrone. Il risultato principale è l'equazione di Dirac, in grado di produrre automaticamente tali previsioni. Il progetto QURELSIM ("Quantum simulations of relativistic systems"), finanziato dall'UE, ha aperto nuove linee di ricerca ad alto impatto in quest'ambito. Si è incentrato in particolare su importanti scenari per la simulazione di sistemi quantistici relativistici in un sistema quantistico controllabile, come ioni intrappolati nell'architettura informatica quantistica. Nell'ambito del progetto sono stati trattati temi secondari, quali fermioni di Dirac e Majorana in interazione, simulazioni fenomenologiche di potenziali di cromodinamica quantistica (QCD, Quantum Chromodynamics), frazionalizzazione di carica ed effetti topologici per campi di Dirac e simmetria spontanea con fermioni interagenti. Un risultato significativo ha riguardato la scoperta di un protocollo per efficienti simulazioni quantistiche di teorie fermioniche e bosoniche negli ioni intrappolati. Il team di ricerca ha utilizzato la simulazione quantistica dei modelli di Hubbard e Fröhlich per raggiungere i propri risultati impiegando metodi correlati alla superconduttività ad alta Tc. Il progetto ha ampliato le conoscenze dei ricercatori sulla simulazione quantistica di operazioni calcolabili, ma fisicamente impossibili e sulla versatilità di tali metodi. La ricerca avrà un'ampia rilevanza in molti campi correlati come la fisica ad alta energia, la chimica quantistica, l'ottica quantistica e le simulazioni informatiche.
