Pour la première fois, des scientifiques développeront un cadre logiciel universel pour les simulations, éliminant de nombreux obstacles à une compréhension plus profonde du monde quantique.
Les scientifiques utilisent des sources de lumière puissantes pour étudier les minuscules particules, atomes et molécules qui composent la matière qui nous entoure – connue sous le nom de domaine quantique.
Ces expériences peuvent être utilisées pour répondre à des questions importantes sur le comportement des particules dans les réactions chimiques, les propriétés des matériaux et les nouvelles technologies quantiques.
Le professeur Scott Habershon, du département de chimie de l’Université de Warwick, chercheur principal de la recherche, a expliqué : « De nombreuses nouvelles technologies importantes – comme l’informatique quantique et la photosynthèse artificielle (création d’énergie durable à partir de la lumière du soleil) – reposent sur la compréhension et le contrôle de la dynamique des électrons, des atomes et des molécules. La modélisation informatique de ces processus quantiques a toujours été très difficile, mais ce nouveau projet passionnant permettra à notre équipe de développer de nouvelles idées et de nouveaux logiciels pour relever ce défi« .
Pour comprendre les résultats des expériences, les simulations informatiques sont cruciales. Le modèle virtuel généré par ordinateur montre comment ces minuscules particules se déplacent selon les règles de la physique quantique. En utilisant les nouvelles simulations quantiques développées, les chercheurs peuvent mieux prédire et comprendre ce qui se passe pour les molécules pendant les expériences.
Le problème est que la plupart des groupes de recherche utilisent leur propre logiciel personnalisé pour leurs études. Cette approche individuelle signifie qu’il est difficile pour les scientifiques d’utiliser les idées d’un groupe pour améliorer les méthodes d’un autre groupe.
Le professeur Graham Worth, chercheur principal à l’UCL, a précisé : « Je suis très enthousiaste à l’idée de diriger cette équipe internationale. Le projet sera un grand défi et je suis impatient de voir comment nous pouvons combiner nos connaissances et nos idées pour changer radicalement la façon dont nous pouvons décrire, visualiser et exploiter les processus quantiques« .
Le projet COSMOS
Pour remédier à cela, un nouveau projet de recherche appelé COSMOS, financé par le Conseil de recherche en ingénierie et sciences physiques (ESPRC), dirigé par l’UCL et comprenant des chercheurs de l’Université de Warwick, développera un code unifié pour les simulations de dynamique quantique adapté à l’utilisation par les chercheurs computationnels et expérimentaux.
Les bénéfices attendus
Ce logiciel universel permettra à un groupe plus large de scientifiques dans le monde entier d’utiliser des simulations informatiques pour explorer le monde quantique plus efficacement, et il aidera les chercheurs dans un large éventail de domaines de recherche à comprendre les expériences de pointe et à exploiter les effets quantiques en concevant de nouvelles molécules et matériaux.
En synthèse
En soutenant un grand groupe intégré de chercheurs en début de carrière, cette subvention de programme fournira une accélération énorme aux développements dans le domaine quantique, positionnant le Royaume-Uni en tant que leader mondial dans ce domaine alors que nous passons de l’ère de la computation et de la simulation classiques à l’ère quantique des prochaines décennies.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le domaine quantique ?
Le domaine quantique fait référence à l’étude des particules, atomes et molécules qui composent la matière autour de nous. Les scientifiques utilisent des sources de lumière puissantes pour étudier ces éléments minuscules.
Pourquoi les simulations informatiques sont-elles importantes ?
Les simulations informatiques sont cruciales pour comprendre les résultats des expériences dans le domaine quantique. Elles permettent de visualiser comment ces particules minuscules se déplacent selon les règles de la physique quantique.
Quel est le problème avec les logiciels personnalisés ?
La plupart des groupes de recherche utilisent leur propre logiciel personnalisé pour leurs études. Cela rend difficile l’utilisation des idées d’un groupe pour améliorer les méthodes d’un autre groupe.
Qu’est-ce que le projet COSMOS ?
Le projet COSMOS est une initiative de recherche qui vise à développer un code unifié pour les simulations de dynamique quantique. Il est financé par le Conseil de recherche en ingénierie et sciences physiques (ESPRC) et dirigé par l’UCL, avec la participation de chercheurs de l’Université de Warwick.
Quels sont les avantages attendus de ce logiciel universel ?
Ce logiciel universel permettra à un groupe plus large de scientifiques dans le monde entier d’utiliser des simulations informatiques pour explorer le monde quantique plus efficacement. Il aidera également les chercheurs dans un large éventail de domaines de recherche à comprendre les expériences de pointe et à exploiter les effets quantiques en concevant de nouvelles molécules et matériaux.
https://gow.epsrc.ukri.org/NGBOViewGrant.aspx?GrantRef=EP/X026973/1
Image de synthèse de la recherche quantique. Credit: Munro Passmore
