Descripción del proyecto
Una solución completa para el problema del signo del fermión
El problema del signo del fermión es el mayor obstáculo en los cálculos cuánticos de Monte Carlo. Por lo que se necesita una solución que aclare las siguientes cuestiones: ¿Cuál es la naturaleza de la transición de fase de aislante a metal del hidrógeno a alta presión? ¿Cómo influyen las propiedades electrónicas del hidrógeno en la evolución de los planetas gigantes y las enanas marrones? ¿Cuál es la mejor manera de comprimir una pastilla de hidrógeno para producir energía eléctrica en un reactor de fusión? El equipo del proyecto PREXTREME, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, estudiará una solución novedosa para resolver esas cuestiones. La metodología del proyecto revolucionará la teoría cuántica de muchos cuerpos, con importantes implicaciones en toda una serie de ámbitos, entre ellos la superconductividad a alta temperatura.
Objetivo
Matter at extreme densities and temperatures is ubiquitous in nature and occurs, e.g. in planetary interiors. In addition, such warm dense matter (WDM) conditions are of high importance to technological applications such as nuclear fusion. Therefore, there has been a remarkable investment in the experimental realization of WDM in large research facilities around the globe, leading to a number of spectacular discoveries.
Yet, the absence of a reliable theoretical description of WDM is severely hampering this progress. This is best illustrated by considering hydrogen, the most simple and abundant element in the universe. Even here, a multitude of pressing questions continues to be unanswered: What is the nature of the insulator-to-metal phase transition of hydrogen at high pressure? How do electronic properties of hydrogen impact the evolution of giant planets and brown dwarfs? And how can a hydrogen pellet best be compressed to efficiently produce electrical power in a fusion reactor?
The central obstacle on the path towards answers to these questions is the fermion sign problem, one of the most fundamental computational bottlenecks in physics, chemistry, and related disciplines. Recently, a number of methodological breakthroughs has allowed me to present the first accurate data for the electronic properties of WDM over substantial parts of the relevant parameter space. This was achieved using supercomputers and the data-driven construction of AI surrogate models.
In PREXTREME, I propose to explore a hitherto unattempted complete solution to the sign problem, which will allow me to answer many questions about warm dense hydrogen and heavier elements with a direct impact on applications in material science, astrophysical models, and nuclear fusion. Moreover, my envisioned approach will revolutionize quantum many-body theory, with important implications for a gamut of fields including high-temperature superconductivity, high-pressure-physics and ultracold atoms.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitución de acogida
01328 Dresden
Alemania