Peneliti di Universitas Buffalo telah memperluas aproksimasi Wigner yang dipotong untuk mensimulasikan sistem kuantum kompleks pada laptop biasa, melewati kebutuhan superkomputer. Kemajuan ini, yang dirinci dalam studi September di PRX Quantum, menyederhanakan dinamika kuantum untuk aplikasi dunia nyata. Metode ini menargetkan dinamika spin dissipatif, membuat fisika lanjutan dapat diakses oleh lebih banyak ilmuwan.
Fisikawan telah lama bergantung pada superkomputer atau kecerdasan buatan untuk memodelkan triliun kemungkinan konfigurasi dalam sistem kuantum. Namun, tim di Universitas Buffalo telah meningkatkan aproksimasi Wigner yang dipotong (TWA), teknik semisiklasik dari tahun 1970-an, untuk menangani tantangan ini pada komputer kelas konsumen.
TWA yang diperluas sekarang berlaku untuk dinamika spin dissipatif, di mana partikel berinteraksi dengan gaya eksternal dan kehilangan energi, tidak seperti sistem terisolasi yang sebelumnya dibatasi. "Pendekatan kami menawarkan biaya komputasi yang jauh lebih rendah dan formulasi yang jauh lebih sederhana dari persamaan dinamis," kata penulis korespondensi Jamir Marino, PhD, asisten profesor fisika di College of Arts and Sciences UB. Studi itu, yang diterbitkan pada September di PRX Quantum oleh American Physical Society, mengubah persamaan kuantum yang padat menjadi tabel konversi yang ramah pengguna.
Marino, yang bergabung dengan UB musim gugur ini setelah memulai pekerjaan di Universitas Johannes Gutenberg Mainz di Jerman, berkolaborasi dengan mantan mahasiswanya Hossein Hosseinabadi dan Oksana Chelpanova, yang sekarang menjadi peneliti pascadoktor di lab UB-nya. Penelitian ini didanai oleh National Science Foundation, German Research Foundation, dan Uni Eropa.
Sebelumnya, menerapkan TWA memerlukan penurunan ulang matematika kompleks untuk setiap masalah, yang menghalangi penggunaan luas. Sekarang, "Fisikawan pada dasarnya dapat mempelajari metode ini dalam satu hari, dan pada hari ketiga, mereka menjalankan beberapa masalah paling kompleks yang kami sajikan dalam studi," kata Chelpanova. Marino mencatat, "Banyak kelompok telah mencoba melakukan ini sebelum kami. Diketahui bahwa sistem kuantum rumit tertentu dapat diselesaikan secara efisien dengan pendekatan semisiklasik. Namun, tantangan sebenarnya adalah membuatnya dapat diakses dan mudah dilakukan."
Alat ini bertujuan untuk menyediakan superkomputer untuk sistem dengan keadaan yang melebihi jumlah atom di alam semesta, memungkinkan laptop untuk menangani banyak fenomena kuantum secara efisien. Referensi jurnal adalah: Hossein Hosseinabadi, Oksana Chelpanova, Jamir Marino. User-Friendly Truncated Wigner Approximation for Dissipative Spin Dynamics. PRX Quantum, 2025; 6 (3) DOI: 10.1103/1wwv-k7hg.