کد KITE می‌تواند منجر به پیشرفت‌های جدید کوانتومی شود

کد KITE می‌تواند منجر به پیشرفت‌های جدید کوانتومی شود

یک همکاری پژوهشی به رهبری دانشکده فیزیک دانشگاه یورک منجر به ایجاد نرم‌افزاری متن‌باز برای کمک به ساخت مواد کوانتومی شده که می‌تواند موجب افزایش شدید توان محاسباتی جهان گردد.

در سرتاسر جهان، استفاده هرچه بیشتر از مراکز داده و رایانش ابری، میزان فزاینده‌ای از انرژی را مصرف می‌کند. به گفته‌ی محققان، مواد کوانتومی می‌توانند در مواجهه با این مشکل، سودمند واقع شوند. مواد کوانتومی، یعنی موادی که از اثرات نامتداول کوانتومی ناشی از رفتار جمعی الکترون‌ها بهره می‌گیرند، می‌توانند کارهایی از جمله جذب انرژی از طیف کامل خورشیدی یا پردازش مقادیر عظیم داده با اتلاف کم گرما را انجام دهند که پیش از این، ناممکن تصور می‌شد.

طراحی مواد کوانتومی که قادر به ارائه توان محاسباتی بالایی باشند، با برنامه‌های کامپیوتری پیچیده‌ای صورت می‌گیرد که می‌توانند نحوه رفتار مواد را در هنگام «برانگیختگی» با سیگنال‌های نوری و جریان‌ها پیش‌بینی نمایند.

مدل‌سازی کامپیوتری حالا با معرفی طرح ابتکاری Quantum KITE که مجموعه‌ای از کدهای کامپیوتری متن‌باز است که توسط محققان در برزیل، اتحادیه اروپا و دانشگاه یورک تدوین شده‌، یک جهش رو به جلوی کوانتومی داشته است. KITE قادر به شبیه‌سازی مواد واقع‌بینانه با تعداد بی‌سابقه‌ای از اتم‌هاست که آن را به گزینه‌ی ایده‌آلی برای ساخت و بهینه‌سازی مواد کوانتومی برای انواع مختلفی از کاربردهای انرژی و محاسباتی تبدیل می‌نماید.

محققان می‌گویند: «رویکرد ما دسته‌ی جدیدی از الگوریتم‌های شبیه‌سازی کوانتومی را برای کمک به پیش‌بینی و تنظیم خواص مواد برای گستره‌ی وسیعی از کاربردها، از سلول‌های خورشیدی گرفته تا ترانزیستورهای کم‌توان، به کار می‌گیرد. نخستین نسخه از کد آزاد و متن‌باز KITE، در حال حاضر قابلیت‌های بسیار نویدبخشی در شبیه‌سازی ساختار الکترونی مواد نشان می‌دهد. توانمندی KITE در برخورد با چندین میلیارد اوربیتال اتمی؛ که تا جایی که ما اطلاع داریم در همه حوزه‌های علوم کوانتومی بی‌سابقه است، قابلیت بالقوه‌ی عبور از مرزهای جدیدی در فیزیک ماده چگال و مدل‌سازی کامپیوتری مواد را داراست.»

یکی از جنبه‌های کلیدی KITE، انعطاف‌پذیری آن برای شبیه‌سازی مواد واقعی، با انواع مختلف ناهمگنی‌ها و نواقص است. محققان می‌گویند: «این نرم‌افزار متن‌باز، اولین اقدام ما در جهت کمک به رفع موانع موجود بر سر راه شبیه‌سازی‌های کوانتومی واقع‌بینانه، و هم‌چنین ترویج یک فرهنگ علمی باز می‌باشد. کد ما چند نوآوری‌، نظیر رویکرد «سلول بی‌نظمی» برای شبیه‌سازی نواقص موجود در آرایش‌های تناوبی اتم‌ها و یک طرح بهینه برای انجام محاسبات شدید RAM را داراست که می‌تواند در سایر جوامع و صنایع علمی نیز سودمند واقع شود.»
 


منبع: sciencedaily
كلمات كليدي :
مواد کوانتومی
 
امتیاز دهی
 
 

login