德国亥姆霍兹研究中心协会 模拟自旋系统的智能数学工具减少了超级计算机所需的计算时间
世界上一些最快的超级计算机目前位于弗松赞特勒姆·尤里奇(这里显示的是朱维尔)
信用:Forschunszentrum jülich/Sascha Kreklau 许多量子材料几乎不可能进行数学模拟，因为所需的计算时间太长
现在，柏林自由大学和柏林亥姆霍兹-曾特伦大学(德国HZB)的一个联合研究小组展示了一种大大减少计算时间的方法
这将加速未来高能效信息技术材料的发展
超级计算机对于探索复杂的研究问题至关重要
原则上，即使是新的材料也可以在计算机中模拟，以计算它们的磁和热特性以及相变
这种建模的黄金标准被称为量子蒙特卡罗方法
波粒二元论 然而，这种方法有一个内在的问题:由于量子系统的物理波粒二元论，固态化合物中的每个粒子不仅具有类似粒子的性质，如质量和动量，还具有类似波的性质，如相位
干扰导致“波”相互叠加，因此它们要么在局部相互放大(相加)，要么相互抵消(相减)
这使得计算极其复杂
它指的是量子蒙特卡罗方法的符号问题
问题的最小化 “量子材料特性的计算每天在大型计算机上花费大约一百万个小时的中央处理器，”教授说
延斯·艾斯特是柏林自由大学和HZB大学联合研究小组的负责人
“这在总可用计算时间中占相当大的比例
这位理论物理学家和他的团队一起开发了一种数学程序，通过这种程序可以大大降低符号问题的计算成本
“我们表明，可以从非常不同的角度来看待固态系统
符号问题在这些不同的视角中扮演着不同的角色
这项研究的第一作者张秀坤·汉莱特解释说:“接下来的问题是如何处理固态系统，使符号问题最小化。”这项研究现已发表在《科学进展》杂志上
从简单的自旋系统到更复杂的 对于带有自旋的简单固态系统，这形成了所谓的海森堡阶梯，这种方法使团队能够大大减少符号问题的计算时间
然而，数学工具也可以应用于更复杂的自旋系统，并承诺更快地计算它们的性质
“这为我们提供了一种加速开发具有特殊自旋特性的材料的新方法，”艾斯特说
这些类型的材料可以在未来的信息技术中找到应用，在未来的信息技术中，必须以相当少的能源消耗来处理和存储数据
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