Kvantefysiske beregninger

Elektroner er så små og bevegelsene deres så raske at vi ikke klarer å følge disse bevegelsene med instrumenter. På denne skalaen (nanometer) skjer der merkelige saker og ting som ikke kan beskrives med Newtons lover. Her regjerer kvantemekanikken...

Heldigvis har det lykkes teoretiske fysikkere å finne en matematisk modell for slike kvantesystemer. Den mystiske bølgefunksjonen inneholder all informasjon om systemet. Den er bestemt ved en partiell differensiallikning, Schrödinger-likningen, så det er "bare" å løse denne, så har vi en fullstendig beskrivelse av systemet.

Dessverre, kun for de aller enkleste systemene, kjenner vi analytiske løsninger av Schrödinger-likningen. Så for interessante systemer må vi ty til numeriske løsninger. Vi jobber derfor med å utvikle numeriske løsningsmetoder for å løse denne likningen.

Våre venner fysikkerne ønsker å eksperimentere med kvantesystemene sine ved å utsette dem for ulike påvirkninger. "Laboratoriet" deres blir en numerisk simulator. De ulike fysiske påvirkningene (typisk realisert i form av en ultrarask laser), blir matematisk beskrevet i form av en potensial-operator.

Denne kan ta mange ulike former, og effektive og nøyaktige løsningsmetoder varierer sterkt for ulike potensialer.

Videre er de interessante systemene typisk store systemer med tilsvarende høy dimensjon. Da blir det fort svært regnetunge problem. For å ha sjanse til å løse disse problemene er det viktig å bruke de beste diskretiseringsmetodene, løse det påfølgende diskrete problemet med de raskeste algoritmene og implementere disse slik at de kan kjøre effektivt på superdatamaskiner (dvs parallelle datamaskiner med flere tusen CPUer).

Forskningsaktiviteten vår foregår i samarbeid med en gruppe ved fysisk institutt og vi er en del av paraply-organisasjonen Bergen Computational Quantum Physics Group. Her kan du lese mer om aktivitetene våre.

Interessert? Ta gjerne kontakt med Tor Sørevik, Hans Munthe-Kaas eller Antonella Z. Munthe-Kaas.