O método de bloco flutuante retratado como blocos de gelo e o mar. O método aplica um processo de filtragem denominado evolução temporal imaginária a dois hamiltonianos, representados pelo gelo e pelo mar. Fornece a sobreposição entre os estados de energia mais baixa dos dois hamiltonianos. Crédito:Avik Sarkar Sistemas quânticos de muitos corpos são coisas como núcleos atômicos que consistem em muitas partículas minúsculas que se movem de maneiras complexas. Isto torna extremamente difícil prever como os sistemas se comportam à medida que as partículas interagem. Para estudar esses sistemas, os pesquisadores usam ferramentas computacionais chamadas simulações quânticas de Monte Carlo.
Neste trabalho, os pesquisadores usaram uma abordagem quântica específica de Monte Carlo chamada "método de bloco flutuante" para calcular núcleos atômicos correspondentes a dois hamiltonianos diferentes e como eles se sobrepõem. Hamiltonianos são descrições matemáticas da energia de um sistema quântico. O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters .
O estudo dos hamiltonianos permite aos cientistas compreender como um sistema quântico muda ao longo do tempo. O método dos blocos flutuantes torna viável fazer cálculos que antes eram impossíveis para grandes sistemas quânticos.
O método de bloco flutuante permite aos pesquisadores usar simulações quânticas de Monte Carlo para construir emuladores rápidos e precisos para sistemas quânticos. Ele funciona computando dados para vários valores de parâmetros específicos diferentes – os valores que definem o sistema quântico.
Esses dados de linha de base permitem que os pesquisadores criem um emulador que preverá com precisão os resultados para todos os valores de parâmetros em um intervalo específico. Este uso do método de blocos flutuantes e simulações quânticas de Monte Carlo tem muitas aplicações potenciais. Por exemplo, poderia ajudar cientistas que trabalham em computação quântica.
Pesquisadores do Forschungszentrum Jülich, da Universidade de Bonn e do Facility for Rare Isotope Beams da Michigan State University usaram o método de bloco flutuante para calcular a sobreposição entre estados de energia de diferentes hamiltonianos usando cálculos quânticos de Monte Carlo.
Para calcular a sobreposição entre os estados de energia, o método do bloco flutuante usa evolução temporal imaginária (em oposição ao valor real) para dois hamiltonianos diferentes e reorganiza os blocos de tempo em uma sequência gradual de cálculos. O processo lembra um bloco de gelo se separando de uma grande massa de gelo e flutuando no mar.
A eficiência computacional do método de blocos flutuantes é muito melhor do que outras abordagens, com a vantagem computacional crescendo ainda maior com o tamanho do sistema.
