В России новая квантовая вычислительная методика ляжет в основу ИТ-технологий
Исследователи факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ разработали новую методику анализа квантовых эффектов в наноструктурах, что создаёт математическую и вычислительную основу для будущих цифровых технологий
Новая работа российских учёных лежит на стыке физики, вычислительного моделирования и ИТ-технологий. Учёные ВМК МГУ предложили методику, основанную на мезоскопической теории и методе дискретных источников, которая позволяет моделировать поведение электромагнитных полей в наноструктурах с учётом тонких квантовых эффектов, таких, как пространственная нелокальность, расщепление электронного облака и затухание Ландау в парах золотых наночастиц. Традиционные методы расчёта таких явлений требуют огромных вычислительных ресурсов и затрат времени, тогда как новый подход делает возможным более точные и эффективные симуляции.
Электродинамика и наноматериалы для биосенсоров
Метод дискретных источников позволяет решать сложные задачи электродинамики наноструктур, учитывая как объёмные, так и поверхностные квантовые явления. Это важно для точного описания того, как свет взаимодействует с наноматериалами, а значит, и для проектирования устройств, чувствительных к таким взаимодействиям.
ИТ-системы в медицине
Практическое значение этой работы выходит за рамки чистой физики. Возможность более точно моделировать поведение наноструктур открывает новые горизонты для нанобиосенсоров — устройств, которые используют свойства света и квантовых эффектов для обнаружения биомолекул и маркеров заболеваний. Такие сенсоры могут стать частью цифровых платформ для медицинской диагностики, интегрированных с ИТ-системами обработки данных и искусственным интеллектом для интерпретации результатов в реальном времени.
Цифровая наука
Помимо медицинских применений, методы анализа квантовых эффектов важны для развития нанофотоники, где компьютерное моделирование помогает создавать миниатюрные лазеры, оптические компоненты и датчики, задействующие квантовые свойства света и материи. Эти направления тесно связаны с ИТ-инструментами — алгоритмами, симуляторами и высокопроизводительными вычислениями, которые лежат в основе цифровой науки и инженерии.
Таким образом, представленная методика — это пример того, что фундаментальная наука лежит в основе разработки новых технологий.
