Rusijos fizikai iš Skolkovo mokslo ir technologijos instituto sukūrė naują metodą, leidžiantį derinant kvantinius ir klasikinius skaičiavimus apskaičiuoti didelių kvantinių sistemų dinamiką. Šis metodas buvo sėkmingai pritaikytas sprendžiant branduolinio magnetinio rezonanso problemas.
Kaip žinote, bet kokį materialų objektą aplink mus sudaro atomai, o atomus - neigiamai įkrauti elektronai ir teigiamai įkrauti branduoliai. Daugelis atominių branduolių, savo ruožtu, yra mažyčiai magnetai, kuriuos gali sužadinti radijo dažnio magnetinis laukas, reiškinys, žinomas kaip branduolinis magnetinis rezonansas. Jis buvo atrastas pirmoje dvidešimtojo amžiaus pusėje ir nuo tada už jo atradimą bei taikymą buvo gautos penkios Nobelio premijos. Garsiausia jo programa yra magnetinio rezonanso tomografija.
- „Salik.biz“
Nepaisant daugiau nei pusės amžiaus istorijos, branduolinio magnetinio rezonanso teorijoje vis dar yra neišspręstų problemų. Vienas iš jų yra kietųjų dalelių branduolinių magnetinių momentų atsako į trikdžius radijo dažnio impulsu kiekybinis numatymas. Ši problema yra ypatingas atvejis, kai aprašoma sistemų, susidedančių iš daugybės kvantinių dalelių, dinamikos dinamika. Tiesioginis kompiuterinis tokių sistemų modeliavimas reikalauja milžiniškų skaičiavimo išteklių, kurių niekas neturi.
Apytikslis būdas apibūdinti daugelio dalelių sistemas yra naudoti kvantinę fiziką tik centrinei sistemos daliai modeliuoti, o likusi sistemos dalis modeliuojama klasikiniu būdu, tai yra be kvantinių superpozicijų. Tačiau taikant šį metodą kvantinės dinamikos derinimas su klasikine yra netradicinė užduotis dėl tų pačių kvantinių superpozicijų: nors klasikinė sistema yra tik vienoje būsenoje vienu metu, kvantinė sistema gali būti keliose būsenose vienu metu: neaišku, kuri iš būsenos superpozicijoje dėl kvantinės sistemos dalies poveikio klasikinei.
„Skoltech“tyrėjams, abiturientui Grigorijui Starkovui ir profesoriui Borisui Fineui, pavyko pasiūlyti hibridinį skaičiavimo metodą, apjungiantį kvantinį ir klasikinį modeliavimą. Idėja yra kompensuoti kvantinių superpozicijų vidurkinimo poveikį klasikinei aplinkai, nenutraukiant svarbiausių dinaminių koreliacijų. Metodas buvo kruopščiai išbandytas įvairioms sistemoms, tiek lyginant su tiesioginiais skaitmeniniais skaičiavimais, tiek tiesiogiai su eksperimento rezultatais. Tikimasi, kad šis metodas žymiai padidins mokslininkų galimybes imituoti kietųjų dalelių branduolių magnetinę dinamiką, o tai, savo ruožtu, padės tirti sudėtingas medžiagas, naudojant branduolinio magnetinio rezonanso metodus.
Aleksandras Ponomarevas