Fizikia ya msingi
Kwaki, viini, plasma na maada ya kwanta: mifumo midogo kabisa inayoigwa, na miongoni mwa ghali zaidi kwa ukokotoaji.
Msingi wa daraja. Uigaji huu huanzia kwenye nadharia ya msingi, Muundo Sanifu (Standard Model) na mekanika ya kwanta, na hukokotoa matokeo yake. Ndio unaokaribia zaidi kuzalisha matukio ya kimwili kutoka kanuni za awali. Pia unaeleza kwa nini viwango vyembamba zaidi vya maada vya Uwanja wa majaribio vinahitaji ukokotoaji mwingi hivyo.
QCD ya kimiani
Kwaki na gluoni kwenye gridi ya pande nne ya nukta za muda-anga, hutumika kukokotoa wingi na sifa za protoni, nyutroni na hadroni nyingine kutoka kwa nguvu kali pekee.
Swali linalojibiwa: Misa ya protoni ni ipi, tukianza na nadharia pekee?
Inaacha nje: Nafasi ya gridi na ukubwa wa kisanduku ni maridhiano. Matokeo huongezewa kuelekea mwendelezo na ujazo usio na kikomo, lakini hayavifikii kamwe.
Huendeshwa kwenye: takriban 1017 FLOPS takriban mgawo wa kompyuta kuu ya taifa, wiki za sehemu kubwa.Tangu: 1979 Utafiti wa Monte Carlo wa Creutz wa nadharia ya kipimo ya kimiani ya SU(2) safi, bila kwaki; kwaki ziliingia baadaye chanzoKatika mti wa uigaji: Monte Carlo ya gauge kwenye kimiani
Uzalishaji wa matukio ya kigongeshi
Kila mgongano wa protoni-protoni katika kiharakishi, kutoka mtawanyiko mgumu kupitia mnyunyizo wa partoni hadi mnyunyizo wa hadroni unaofika kwenye kitambuzi.
Swali linalojibiwa: Data ingeonekanaje kama chembe mpya iliyopendekezwa ingekuwa halisi?
Inaacha nje: Hukadiria mwingiliano wa kwantamu kati ya michakato yote inayochangia kwa kubakiza ile kuu pekee, na vigezo vilivyorekebishwa kulingana na data za zamani.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban kundi la ukokotoaji wa gridi, linalochakata mabilioni ya migongano iliyoigwa.Tangu: 1982 vizalishaji vya awali vya kompyuta vya matukio ya mnyunyizo wa partoni kwa fizikia ya kigongeshi.
Mwitikio wa kitambuzi
Kila chembe inayotoka kwenye mgongano, ikipitishwa hatua kwa hatua katika tabaka za silikoni, kalorimita na sumaku, ikiweka nishati inapoenda.
Swali linalojibiwa: Ishara gani halisi kigunduzi kitazikosa, na zipi kitazibuni?
Inaacha nje: Hudhani jiometri na usawazishaji wa kitambuzi ni kama ilivyoundwa kabisa, ilhali nyaya zinazozeeka na uharibifu wa mionzi huvidhoofisha polepole.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu au la ukokotoaji wa gridi, mamilioni ya saa za CPU kwa mwaka.Tangu: 1974 Msimbo wa kwanza wa jumla wa usafirishaji wa chembe wa CERN kwa muundo wa kitambuzi.
Mnyunyizo wa miale ya ulimwengu angani
Chembe moja yenye nishati kubwa sana kutoka angani ikigonga angahewa ya juu na kuzaa mabilioni ya chembe nyingine njiani kushuka.
Swali linalojibiwa: Ni aina gani ya chembe, kutoka umbali gani, iliyotengeneza mchoro ambao vigunduzi vyetu vya ardhini viliuona?
Inaacha nje: Hutegemea modeli za mgongano zilizokadiriwa mbali zaidi ya nishati yoyote ambayo kichapuzi kimejaribu.
Huendeshwa kwenye: takriban 1014 FLOPS takriban kundi dogo la kompyuta au kituo cha kazi chenye nguvu, saa kwa kila seti ya mnyunyizo.Tangu: 1961 modeli za awali za Monte Carlo za mporomoko wa chembe za miale ya ulimwengu.
Mienendo ya boriti ya kiharakisha
Makundi ya chembe zenye chaji zinazozunguka kupitia sumaku kwa mamilioni ya mizunguko, zikisukumwa na nyuga na pia na chembe zenyewe.
Swali linalojibiwa: Je, boriti hubaki imelenga kwa kubana, au hutawanyika polepole na kugonga kuta?
Inaacha nje: Huchukulia sumaku kama zilizojengwa kwa vipimo, ilhali halisi zina makosa madogo ya utengenezaji yanayoleta tofauti katika mizunguko ya mamilioni.
Huendeshwa kwenye: takriban 1013 FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani au kundi dogo la kompyuta, dakika kwa kila muundo wa kimiani.Tangu: 1959 tafiti za awali za ufuatiliaji wa kompyuta kwa sinkrotroni za kwanza za kuelekeza kwa nguvu.
Uigaji wa kigunduzi cha nyutrino
Mwanga au chaji kutoka kwa nyutrino inayoingiliana ndani kabisa ya tanki la maji, barafu au kiowevu, ikifuatiliwa kupitia kigunduzi ili kujua tukio halisi linaonekanaje.
Swali linalojibiwa: Ishara gani aina hii ya niutrino ingeacha, na tunaweza kuitofautisha na kelele ya mandharinyuma?
Inaacha nje: Nyaya, mapovu na mwamba juu ya kitambuzi halisi huongeza kelele ambayo hakuna uigaji unaoitabiri kikamilifu.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu au la ushirikiano, wiki kwa kila muundo wa kitambuzi.Tangu: 1987 uigaji wa kitambuzi uliojengwa kufasiri mlipuko wa nyutrino wa supanova ya 1987.
Modeli za kuzalisha mnyunyizo wa kalorimita
Mtandao wa neva uliofunzwa kwa uendeshaji kamili wa usafirishaji wa chembe unaozalisha amana za nishati za mnyunyizo katika kitambuzi kwa sehemu ndogo sana ya gharama.
Swali linalojibiwa: Je, kizalishaji kilichofunzwa kinaweza kuchukua nafasi ya sehemu ya polepole zaidi ya uigaji wa kitambuzi?
Inaacha nje: Inazalisha takwimu za miendo ya mafunzo, si fizikia mpya, na hupotoka nje ya nishati ilizoziona.
Huendeshwa kwenye: takriban 1016 FLOPS takriban Mafunzo kwa mamilioni ya matukio kamili ya mnyunyizo, kisha uchukuaji sampuli nafuuTangu: 2017 CaloGAN, a generative adversarial network for 3D electromagnetic showers (2017) chanzo
Uchukuaji sampuli unaotegemea mtiririko kwa nadharia ya uga wa kimiani
Mtiririko uliofunzwa wa kusawazisha hupendekeza mipangilio kamili ya uga kwenye kimiani, ambayo kisha husahihishwa kwa hatua kamili ya kukubali-au-kukataa ili jibu libaki bila upendeleo.
Swali linalojibiwa: Je, vichukuaji sampuli vilivyojifunza vinaweza kushinda kupungua kwa kasi karibu na hali muhimu (critical slowing down) kwa Monte Carlo ya kawaida ya kimiani?
Inaacha nje: Imeonyeshwa zaidi katika nadharia rahisi za mfano zenye vipimo vichache; gharama ya mafunzo hukua haraka na ujazo wa kimiani.
Huendeshwa kwenye: takriban 1017 FLOPS takriban Mafunzo pamoja na mikusanyiko mikubwa ya kimianiTangu: 2019 Flow-based generative models for Markov chain Monte Carlo in lattice field theory (2019) chanzo
Muundo wa kiini
Protoni na nyutroni zilizofungwa kwenye kiini, zikikokotolewa kutoka kwa nguvu kati yake.
Swali linalojibiwa: Isotopi gani zinaweza kuwepo kabisa, na huchukua maumbo gani?
Inaacha nje: Nguvu kati ya nukleoni bado haijulikani kwa usahihi, hivyo kila kiini hukokotolewa kutoka ukadiriaji wake.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu, siku kwa kiini kimoja kizito.Tangu: 1965 hesabu za awali za kudiagonali matriksi ya modeli ya ganda kwenye mainfremu.
Fizikia ya kiini cha kinu
Nyutroni zikizaliwa, kutawanywa, kufyonzwa na kugawanya viini ndani ya kinu cha nguvu, zikiunganishwa na joto na mtiririko wa kipoza.
Swali linalojibiwa: Je, mmenyuko wa mnyororo hubaki thabiti mafuta yanapoungua?
Inaacha nje: Haiwezi kunasa kikamilifu kila ufa, uchomeleaji na njia ya mtiririko katika kinu halisi kinachozeeka.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu au la sekta, saa kwa kila mzunguko wa kiini.Tangu: 1948 Uendeshaji wa kwanza wa Monte Carlo wa nyutroni kwenye ENIAC wa Ulam, von Neumann na Metropolis.
Usafirishaji wa mionzi
Chembe zikipita kwenye maada, mwingiliano mmoja kwa wakati: miale ya tiba ya mionzi kwa mgonjwa, miale ya ulimwengu kwenye ganda la chombo cha angani.
Swali linalojibiwa: Kipimo kiasi gani kinatua kwenye uvimbe, na kiasi gani kwenye vyote vinavyouzunguka?
Inaacha nje: Huchukulia mwili au ganda kama umbo lisilobadilika, na kuacha mwendo wake wakati wa mfiduo, kama kupumua.
Huendeshwa kwenye: takriban 1013 FLOPS takriban kituo cha kazi cha fizikia cha hospitali au kundi dogo la kompyuta, dakika kwa kila mpango.Tangu: 1968 hesabu za kwanza za dozi za Monte Carlo zilizopendekezwa kwa kupanga tiba ya mionzi.
Usalama wa kiwango muhimu cha nyuklia
Usafirishaji wa nyutroni wa Monte Carlo kupitia nyenzo za fisheli zilizohifadhiwa au kushughulikiwa, ukikagua kwamba hakuna mmenyuko wa mnyororo wa ajali unaoweza kuanza.
Swali linalojibiwa: Je, mpangilio huu wa nyenzo za mpasuko unaweza kufikia hali ya kiwango muhimu kwa bahati mbaya?
Inaacha nje: Hudhani jiometri na nyenzo zilizorekodiwa kwenye tamko zinalingana na kilichopo kweli, kwa hivyo matokeo ni ya kuaminika kama nyaraka tu.
Huendeshwa kwenye: takriban 1013 FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani; dakika hadi saa kwa kila usanidi.Tangu: 1957 hesabu za awali za kompyuta za kiwango muhimu baada ya ajali za wakati wa vita kusababisha kanuni rasmi za usalama.
Minyororo ya uamilisho wa mionzi na kuoza
Nyenzo zinazokabiliwa na nyutroni au mionzi zikijenga isotopu mpya zenye mionzi, kisha kuoza kupitia minyororo kuelekea utulivu.
Swali linalojibiwa: Nyenzo hii itakuwa na mionzi kiasi gani, na kwa muda gani, baada ya kuwekwa kwenye mionzi?
Inaacha nje: Data za nyuklia za isotopu adimu zenye maisha mafupi zina mapengo kuliko za kawaida, kwa hiyo njia ndogo hubeba makisio zaidi.
Huendeshwa kwenye: takriban 1012 FLOPS takriban kompyuta mpakato; hesabu kamili ya mnyororo wa kuoza huchukua sekunde.Tangu: 1962 misimbo ya awali ya kompyuta ya uamilishaji na kuoza katika nyenzo za kinu.
Nyutroniki ya blanketi ya kuzalisha muunganisho
Nyutroni kutoka kwa mmenyuko wa muunganiko zikipungua kasi katika blanketi inayozunguka, zikizalisha mafuta ya tritiamu na kuweka joto ambalo lingeendesha turbini.
Swali linalojibiwa: Je, blanketi huzalisha tritiamu ya kutosha kuweka kinu kikiwa na mafuta?
Inaacha nje: Imeigwa kwa muundo ambao bado haupo kwa kiwango kamili, kwa hiyo tabia muhimu ya nyenzo inakadiriwa kuvuka ilichopimwa.
Huendeshwa kwenye: takriban 1014 FLOPS takriban kituo cha kazi au kundi dogo la kompyuta, saa kwa kila toleo la muundo.Tangu: 1980 tafiti za awali za nyutroniki kwa blanketi za vinu vya muunganisho vilivyopendekezwa.
Nadharia ya uga yenye ufanisi ya kimiani ya nyuklia
Protoni na nyutroni zilizowekwa kwenye kimiani cha muda-anga na kuingiliana kupitia nadharia yenye ufanisi ya chiral, ikitatuliwa kwa Monte Carlo kutoa muundo wa kiini.
Swali linalojibiwa: Je, hali za msisimko za viini vyepesi, kama hali ya Hoyle ya kaboni-12, zinaweza kukokotolewa kutoka nguvu za nyukleoni?
Inaacha nje: Imepunguzwa kwa viini vyepesi na vya kati; matatizo ya ishara huzuia mifumo gani inaweza kufikiwa.
Huendeshwa kwenye: takriban 1018 FLOPS takriban Miendo mikubwa ya Monte Carlo kwenye kompyuta kuu za daraja la juu kabisaTangu: 2011 Ab initio calculation of the Hoyle state (2011) chanzo
Dainamiki ya uga-wastani wa nyuklia inayotegemea wakati
Viini vinavyogongana na kugawanyika vikifuatiliwa kwa wakati halisi, kila nyukleoni ikisogea katika uga wa wastani wa zote nyingine inapobadilika.
Swali linalojibiwa: Nini hutokea kwa viini viwili vinapogusana, kuungana au kudundiana na kutengana?
Inaacha nje: Uga-wastani hauwezi kueleza upenyaji wa kwantamu kati ya matokeo tofauti wala mabadiliko yanayogawanya mavuno ya mpasuko.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban uendeshaji wa vipimo vitatu wa aina ya Skyrme unaotegemea wakati kwenye kundi la kompyuta.Tangu: 1976 Hesabu ya Bonche, Koonin na Negele ya Hartree-Fock inayotegemea wakati ya kipimo kimoja ya migongano ya viini. chanzo
Mienendo ya pasta ya ganda la nyota ya nyutroni
Tabaka la ndani kabisa la ganda la nyota ya nyutroni, ambapo nyutroni na protoni huunda fimbo na sahani, linafuatiliwa kwa dainamiki ya molekuli ili kupata ugumu wake na jinsi linavyotawanya niutrino.
Swali linalojibiwa: Maada huchukua maumbo gani chini ya ganda la nyota ya nyutroni?
Inaacha nje: Mwingiliano wa nukleoni ni kipotensheli rahisi kilichosawazishwa kwa data na kisanduku ni kidogo mno kuliko ganda halisi.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban mienendo ya molekuli ya makumi ya maelfu ya nukleoni, ikirudiwa kwa msongamano mbalimbali.Tangu: 2004 Mienendo ya molekuli ya Horowitz, Perez-Garcia na Piekarewicz ya maada isiyo sawa yenye nyutroni nyingi na opasiti yake kwa nyutrino. chanzo
Msukosuko wa plazma ya muunganisho
Plazma ya haidrojeni yenye joto kuliko kiini cha Jua, iliyofungwa na uga wa sumaku, pamoja na usafirishaji wa msukosuko unaosababisha upotevu wa joto.
Swali linalojibiwa: Mashine inahitaji kuwa kubwa kiasi gani kabla haijazalisha nishati zaidi ya inayotumia?
Inaacha nje: Msukosuko kamili kwa kipimo cha kinu bado ni ghali mno, kwa hivyo uendeshaji mwingi huiga kipande na kukadiria.
Huendeshwa kwenye: takriban 1017 FLOPS takriban kompyuta kuu ya taifa, mgawo mkubwa kwa wiki kadhaa.Tangu: 1983 misimbo ya awali ya msukosuko wa gyrokinetiki kwa plazma ya tokamaki.
Plasma ya chembe-kwenye-seli
Mamilioni ya makrochembe zenye chaji zikisogea kupitia nyuga za umeme na sumaku zilizohifadhiwa kwenye gridi, hutumika kwa leza zinazogonga plasma na kuongeza kasi ya wimbi.
Swali linalojibiwa: Je, wimbi la plazma linaweza kuongeza kasi ya elektroni katika sentimita badala ya kilomita?
Inaacha nje: Kila chembe iliyoigwa inasimama kwa nyingi halisi, jambo linalofifisha ukwaru mdogo wa plazma halisi.
Huendeshwa kwenye: takriban 1016 FLOPS takriban kundi kubwa la GPU, siku kwa uendeshaji kamili wa wimbi la mwamko.Tangu: 1959 Uendeshaji wa kwanza wa plazma wa chembe-katika-seli wa umeme tuli wa Buneman na Dawson.
Usawa na utulivu wa plasma
Umbo zima la plasma iliyofungwa kwa sumaku, likikaguliwa dhidi ya shinikizo na mkondo inavyoweza kubeba kabla ya kujikunja, kupasuka au kuvurugika.
Swali linalojibiwa: Je, usanidi huu wa plasma utashikilia umbo lake, au kuporomoka?
Inaacha nje: Usumbufu halisi mara nyingi huanza kutoka kasoro ndogo na uchafu ambao usawa kamilifu hauujumuishi.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu, saa kwa kila skani ya usawa.Tangu: 1958 usawa wa awali uliokokotolewa kwa vifaa vya kwanza vya kufungia kwa sumaku.
Mporomoko wa ndani wa kufungia kwa ajizi
Kibonge kidogo cha mafuta kinachosukumwa ndani na mnururisho mkali hadi kiwe moto na mnene vya kutosha kuungana, kinachoigwa kama mnururisho, haidrodainamiki na plazma inayowaka pamoja.
Swali linalojibiwa: Je, mafuta yatabanwa kwa usawa wa kutosha kuwaka kabla hayajajilipua?
Inaacha nje: Asimetria ndogo mno katika kiendeshi huotesha kutokuwa na uthabiti unaovunja ulinganifu wa duara ambao uendeshaji rahisi zaidi hudhania.
Huendeshwa kwenye: takriban 1016 FLOPS takriban kundi kubwa la kompyuta au sehemu ya kompyuta kuu, siku kwa kila muundo.Tangu: 1972 uigaji wa awali wa mnururisho-haidrodainamiki wa vibonge vya mafuta vinavyoendeshwa kwa leza.
Muunganiko upya wa sumaku
Mistari ya uga wa sumaku katika plasma ikikatika na kuungana tena, ikigeuza nishati ya uga iliyohifadhiwa kuwa joto na chembe za kasi.
Swali linalojibiwa: Mistari ya uga wa sumaku inaweza kukatika na kuungana tena kwa kasi gani kwa kweli?
Inaacha nje: Mchakato halisi unahusisha vipimo kutoka mizunguko ya elektroni hadi mifumo mizima ya nyota ambavyo hakuna uendeshaji mmoja unaovifunika vyote kwa wakati mmoja.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu, siku kwa tukio moja la kuunganishwa upya.Tangu: 1963 modeli za awali zilizokokotolewa za kuunganishwa upya kwa mstari wa uga kufuatia nadharia ya Sweet na Parker.
Usindikaji wa viwandani wa plasma
Ioni na spishi tendaji katika plasma ya joto la chini zikigonga na kuchonga uso, hutumika kuumba nyenzo kwa usahihi wa hadubini.
Swali linalojibiwa: Je, plasma itachonga au kupaka uso kwa usawa?
Inaacha nje: Kemia ya uso kwenye ukuta bado imerahisishwa mbali chini ya undani wa chemba halisi iliyochafuka.
Huendeshwa kwenye: takriban 1013 FLOPS takriban kituo cha kazi au kundi dogo la kompyuta, saa kwa kila mapishi ya mchakato.Tangu: 1985 modeli za awali za kompyuta za kuchonga kwa plazma kwa usindikaji wa uso.
Kuongeza kasi kwa wimbi la leza
Miendo ya chembe-kwenye-seli ya mpigo mkali wa leza unaoendesha wimbi la plasma linalonasa na kuharakisha elektroni kwa milimita.
Swali linalojibiwa: Wimbi la plasma linawezaje kuongeza kasi ya elektroni hadi nishati ya juu kwa umbali mfupi sana?
Inaacha nje: Uionishaji, mwitikio wa mionzi na kasoro za lengo la leza kwa kawaida hufanywa kuwa za kimawazo.
Huendeshwa kwenye: takriban 1018 FLOPS takriban chembe katika seli za 3D, mabilioni ya chembe katika vipindi vingi vya mawimbiTangu: 2002 Highly non-linear broken-wave (bubble) regime simulations (2002) chanzo
Uboreshaji wa usanidi wa stelareta
Umbo la chupa ya sumaku iliyosokotwa kwa plasma ya muunganiko, linalorekebishwa na kompyuta hadi mizunguko ya chembe ibaki imefungwa na usawa uwe thabiti bila mkondo unaoendeshwa.
Swali linalojibiwa: Umbo gani la sumaku la vipimo vitatu hunasa plasma moto vizuri zaidi?
Inaacha nje: Maumbo yaliyoboreshwa hupimwa kwa usawa wa kimawazo; msukosuko na vipimo vya uvumilivu vya koili huja baadaye na mara nyingi huharibu matokeo.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban maelfu ya hesabu za usawa na mzingo ndani ya mzunguko wa uboreshaji.Tangu: 1988 Nuhrenberg na Zille, stellareta zenye ulinganifu wa nusu-helikali zilizokokotolewa. chanzo
Uundaji wa kielelezo cha kigingi cha ukingo wa tokamaki na ELM
Tabaka lenye ukingo mkali kwenye ukingo wa plasma ya tokamaki na milipuko ya mara kwa mara inayotupa joto ukutani, ikikokotolewa kutoka uthabiti wa magnetohidrodainamiki wa ukingo.
Swali linalojibiwa: Shinikizo la ukingo linaweza kupanda juu kiasi gani kabla plasma haijalipuka?
Inaacha nje: Vizingiti vya uthabiti hutabiriwa vizuri, lakini mlipuko kamili usio wa mstari, pamoja na fizikia yake ya kinetiki na ya ukuta, bado uko nje ya utabiri wa kawaida.
Huendeshwa kwenye: takriban 1016 FLOPS takriban miendo ya MHD iliyopanuliwa isiyo ya mstari ya mlipuko mmoja kwenye mgao mkubwa.Tangu: 2002 Kielelezo cha Snyder na wenzake cha kuchubuka na kuvimba kwa hali za ukingo zilizojikita (edge localised modes) na kigingi cha ukingo (pedestal). chanzo
Uundaji wa kielelezo cha kifaa kizima cha tokamaki
Modeli za upashaji joto, usafirishaji, usawa, ukingo na ukuta kwa kifaa kizima cha muunganiko zilizounganishwa katika mtiririko mmoja wa kazi unaotabiri utoaji mzima wa nishati.
Swali linalojibiwa: Je, mmiminiko kamili wa plazma unaweza kutabiriwa kabla mashine haijajengwa?
Inaacha nje: Moduli nyingi ni modeli zilizopunguzwa zilizorekebishwa kwa mashine za zamani, kwa hiyo utabiri wa hali mpya hubeba kutokuwa na uhakika mpana.
Huendeshwa kwenye: takriban 1016 FLOPS takriban moduli zilizounganishwa zilizopunguzwa na za usahihi wa juu zinazoendeshwa kwa mmiminiko mzima.Tangu: 2015 Imbeaux na wenzake, mfuko jumuishi wa uundaji modeli na uchambuzi kwa ITER, matumizi ya kwanza ya modeli ya kawaida ya data inayounganisha moduli kama hizo. chanzo
Uigaji wa mshtuko usio na migongano
Mawimbi ya mshtuko katika plasma ya anga ambapo chembe hazigongani kamwe, ioni zikifuatiliwa moja moja na elektroni kama kiowevu ili mbele ya mshtuko iundwe kutoka nyuga pekee.
Swali linalojibiwa: Ioni huharakishwaje kwenye mshtuko ambapo hakuna kinachogongana?
Inaacha nje: Elektroni huchukuliwa kama giligili na boksi ni kipande kidogo cha mshtuko, kwa hivyo muundo mkubwa haupo.
Huendeshwa kwenye: takriban 1016 FLOPS takriban miendo mikubwa ya kinetiki mseto katika pande mbili au tatu.Tangu: 1985 Uigaji mseto wa Quest wa mishtuko ya perpendikula isiyo na migongano yenye namba ya Mach ya juu. chanzo
Uigaji wa plazma yenye vumbi na mfumo wa Yukawa
Chembe zenye chaji zilizoning'inizwa kwenye plazma, zikiigwa kama chembe zinazosukumana kupitia uwezo uliodhibitiwa (screened potential), na zinazoganda kuwa fuwele au kuyeyuka kuwa vimiminika.
Swali linalojibiwa: Kwa nguvu gani ya uunganisho wingu la chembe zenye chaji huwa fuwele?
Inaacha nje: Kipotensheli cha kukinga-kusukuma hubadilisha plasma na hupuuza mawimbi-nyuma na kuchajiwa kwa punje ambako mawingu halisi ya vumbi huonyesha.
Huendeshwa kwenye: takriban 1012 FLOPS takriban mienendo ya molekuli ya hadi milioni moja ya chembe kwa muda mrefu.Tangu: 1994 Termodinamiki ya Hamaguchi na Farouki ya mifumo ya Yukawa iliyounganishwa kwa nguvu kutokana na Monte Carlo na mienendo ya molekuli. chanzo
Uigaji wa plasma ya kijenzi kimoja
Chaji zilizozamishwa katika mandharinyuma sare inayosawazisha chaji, zikiigwa kupata mlinganyo wa hali na ufuwele wa maada mnene ndani ya vibete vyeupe na sayari kubwa.
Swali linalojibiwa: Kwa msongamano gani maada mnene ya nyota huganda?
Inaacha nje: Mandharinyuma sare ya elektroni inawakilisha elektroni halisi zinazoweza kupolarika.
Huendeshwa kwenye: takriban 1010 FLOPS takriban Monte Carlo ya makumi ya maelfu ya ioni, ya wastani kwa viwango vya kisasa.Tangu: 1966 Utafiti wa Monte Carlo wa Brush, Sahlin na Teller wa plazma ya kijenzi kimoja. chanzo
Udhibiti wa plasma uliojifunza katika uigaji
Kidhibiti cha kujifunza kwa kuimarisha hufanya mazoezi ya kuunda na kushikilia plazma ya tokamaki kwa kuamuru koili za sumaku katika uigaji wa haraka wa usawa na mageuzi yake, kisha huendeshwa kwenye kifaa halisi.
Swali linalojibiwa: Je, kidhibiti kilichojifunza kabisa katika uigaji kinaweza kushikilia plazma moto katika umbo lililoombwa?
Inaacha nje: Kielelezo cha mafunzo huacha msukosuko na hitilafu za haraka, hivyo kidhibiti huaminika tu ndani ya hali kinazonasa.
Huendeshwa kwenye: takriban 1016 FLOPS takriban siku za mafunzo kwenye viharakishi mia kadhaa, vikiendesha modeli ya plazma mamilioni ya mara.Tangu: 2022 Kidhibiti cha kujifunza kwa kuimarisha kwa kina cha Degrave na wenzake kilichofunzwa katika uigaji na kuendeshwa kwenye tokamaki. chanzo
Mifumo ya kiquantum ya chembe nyingi
Elektroni au spini nyingi zinazoingiliana kwenye kimiani, zinazoshughulikiwa kwa mitandao ya tensa na Monte Carlo ya kiquantum kwa sababu hali kamili ni kubwa mno kuhifadhiwa.
Swali linalojibiwa: Kwa nini baadhi ya vifaa huwa kondakta-kuu, na je, kimoja kinaweza kufanya hivyo kwenye joto la chumba?
Inaacha nje: Mitandao ya tensa na Monte Carlo ya kwanta hushindwa katika baadhi ya mifumo ya kuvutia zaidi iliyokwama au ya fermioni.
Huendeshwa kwenye: takriban 1016 FLOPS takriban kundi kubwa la kompyuta au sehemu ya kompyuta kuu, siku kwa kila nyenzo.Tangu: 1980 Monte Carlo ya kwantamu sahihi ya kwanza ya Ceperley na Alder ya gesi ya elektroni.
Uigaji wa kompyuta ya kiquantum
Kompyuta ya kawaida inayohifadhi hali kamili ya kwantamu ya rejista ya kubiti na kutumia milango juu yake. Kumbukumbu huongezeka maradufu kwa kila kubiti inayoongezwa.
Swali linalojibiwa: Je, algoriti hii ya kwantamu inafanya kazi kabla mtu kujenga vifaa vya kuiendesha?
Inaacha nje: Kumbukumbu inayohitajika huongezeka mara mbili kwa kila kubiti ya ziada, hivyo inaweza kuiga tu visa vidogo visivyo na faida ya kwanta.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban nodi ya kundi yenye kumbukumbu nyingi; gharama huongezeka maradufu kwa kila kubiti ya ziada.Tangu: 1996 viigaji vya awali vya kawaida vya saketi ndogo za kwantamu.
Uigaji wa kwantamu wa analogi
Mfumo mmoja wa kiquantum unaodhibitika, kama atomi baridi sana kwenye kimiani cha mwanga wa leza, uliorekebishwa kutenda kama mwingine ambao ni mgumu mno kukokotoa.
Swali linalojibiwa: Kama kompyuta ya kawaida haiwezi kutatua modeli, je, mfumo wa kimwili unaodhibitika unaweza kutengenezwa kuifanya badala yake?
Inaacha nje: Hutoa taarifa kuhusu modeli moja tu iliyojengwa kuiga, si lazima kuhusu nyenzo halisi iliyoichochea.
Huendeshwa kwenye: hakuna kompyuta. atomu zenyewe zinakokotoa; kompyuta ya udhibiti hurekodi matokeo tu.Tangu: 2002 Mpito wa Greiner na wenzake kutoka hali ya umajimaji bora hadi hali ya kihami cha Mott wa atomi zilizo baridi sana kwenye kimiani cha macho, uliosomwa baadaye kama uigaji wa awali wa kiquantum wa kianalojia chanzoKatika mti wa uigaji: Kiigaji cha kwanta cha atomu baridi
Usahihishaji wa makosa ya kiquantum
Kubiti za kompyuta ya kwantamu na kelele zinazoziharibu, zikikaguliwa dhidi ya msimbo ulioundwa kugundua na kurekebisha makosa kabla hayajaenea.
Swali linalojibiwa: Je, msimbo huu wa kusahihisha makosa kweli hulinda ukokotoaji, kutokana na kelele za kihalisia?
Inaacha nje: Kelele halisi inahusiana na hubadilika kwa muda kwa njia ambazo modeli kamilifu mara chache hunasa.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban nodi ya kundi yenye kumbukumbu nyingi; misimbo mikubwa hugharimu zaidi sana.Tangu: 1996 uigaji wa awali wa kujaribu misimbo ya kwanza iliyopendekezwa ya kusahihisha makosa.
Maada ya kwanta ya kitopolojia
Elektroni kwenye kimiani zilizopangwa ili hali yao ya pamoja itegemee umbo lake la jumla badala ya maelezo ya ndani, zikikokotolewa kupata hali za Hall za kwantamu na awamu nyingine za kitopolojia.
Swali linalojibiwa: Je, nyenzo hii ina awamu ya maada inayolindwa na topolojia yake badala ya ulinganifu wake?
Inaacha nje: Kutofautisha hali ya kweli ya kitopolojia na hali ya kawaida inayofanana sana kunaweza kutegemea usahihi wa kinumeri ambao uendeshaji mwingi hauwezi kuufikia.
Huendeshwa kwenye: takriban 1016 FLOPS takriban kundi kubwa la kompyuta au sehemu ya kompyuta kuu, siku kwa kila mfumo mteule.Tangu: 1988 tafiti za awali za namba kufuatia ugunduzi wa kinadharia wa mpangilio wa kitopolojia.
Dainamiki ya gesi ya atomu baridi kali
Wingu la atomu zilizopozwa hadi zishiriki kitendakazi kimoja cha mawimbi ya kwantamu, linalokokotolewa kwa mlinganyo wa uwanja-wastani unaoelezea kondensati ya Bose-Einstein.
Swali linalojibiwa: Kondensati hutetemeka, hugawanyika au kuunda vortisi vipi inaposumbuliwa?
Inaacha nje: Mlinganyo wa uga wa wastani hukosa uhusiano kati ya atomu moja moja unaoleta tofauti kubwa karibu na mpito wa awamu.
Huendeshwa kwenye: takriban 1013 FLOPS takriban kituo cha kazi; dakika hadi saa kwa kila wingu lililonaswa.Tangu: 1995 uundaji modeli uliojengwa kuzunguka kondensati za kwanza za Bose-Einstein za maabara.
Uigaji wa kwantamu wa kidijitali kwenye vifaa
Kompyuta ya kwantamu iliyojengwa kwa kubiti zinazodhibitika huendesha mfuatano wa milango unaoiga mageuzi ya mfumo mwingine kama huo.
Swali linalojibiwa: Je, kifaa cha kwantamu kinachoweza kupangwa kinaweza kuzalisha upya mienendo ya modeli kubwa mno kwa kumbukumbu ya kawaida?
Inaacha nje: Kelele hupunguza kina, na ukadiriaji wa Trotter huleta kosa lake.
Huendeshwa kwenye: hakuna kompyuta. Vifaa vya kiquantum, si FLOPS za kawaida; uthibitishaji kwenye mashine za kawaida kwa ukubwa mdogo tuTangu: 2011 Universal digital quantum simulation with trapped ions (2011) chanzo
Nadharia ya kipimo cha kimiani kwenye vifaa vya kiquantum
Kompyuta ya kwantamu yenye kubiti chache huendeleza nadharia ya kipimo cha kimiani kwa wakati halisi, kazi ngumu kwa Monte Carlo ya kawaida kwa sababu ya tatizo la ishara.
Swali linalojibiwa: Je, mienendo ya wakati halisi ya nadharia ya kipimo inaweza kuendeshwa kwenye kompyuta ya kwantamu?
Inaacha nje: Pande moja tu ya anga na nukta chache kufikia sasa.
Huendeshwa kwenye: hakuna kompyuta. Idadi ndogo ya kubiti; gharama ya kawaida ya kukagua kwa kulinganisha hukua kwa kipeoTangu: 2016 Real-time dynamics of lattice gauge theories with a few-qubit quantum computer (2016) chanzo
Hali za kiquantum za mtandao wa neva
Mtandao wa neva huwakilisha kitendakazi cha mawimbi cha mfumo wa miili mingi, na vigezo vyake hurekebishwa kwa Monte Carlo ya kibadilikaji kupata hali za chini na mienendo.
Swali linalojibiwa: Je, mtandao wa neva unaweza kusimba kwa ufupi hali ya kwantamu iliyo kubwa mno kuhifadhiwa kikamilifu?
Inaacha nje: Usahihi unategemea muundo wa mtandao, na uboreshaji unaweza kukwama katika viwango vya chini visivyofaa.
Huendeshwa kwenye: takriban 1016 FLOPS takriban Mafunzo kwa Monte Carlo ya kivariesheni (variational) kwenye vichapuziTangu: 2016 Solving the quantum many-body problem with artificial neural networks (2016) chanzo
Dainamiki ya vortisi katika kondakta-kuu
Mirija ya fluksi ya sumaku inayopenya kondakta-kuu ya aina ya II, ikifuatiliwa inaposogea, inaposhikwa na kasoro na inapopoteza nishati, kwa nadharia ya uga inayobadilika kwa wakati ya hali ya kondakta-kuu.
Swali linalojibiwa: Vortisi za sumaku husogea na kukwama vipi ndani ya kondakta-bora?
Inaacha nje: Nadharia ya uga ya kifenomenolojia hupuuza tabia ya hadubini ya elektroni na ni halali tu karibu na halijoto ya mpito.
Huendeshwa kwenye: takriban 1014 FLOPS takriban uendeshaji wa Ginzburg-Landau unaotegemea wakati wa vipimo vitatu kwenye kundi la kompyuta.Tangu: 1996 Uigaji wa kinumeri wa Gropp na wenzake wa mienendo ya vortisi katika kondakta-bora aina ya II. chanzo
Monte Carlo ya kiintegrali cha njia ya viowevu vya kiquantum
Kila chembe ya kwantamu huwakilishwa kama pete ya nakala zilizounganishwa, ikichukuliwa sampuli kwa joto lenye kikomo kukokotoa heli ya superfluidi na vimiminika vingine vya bosoni kutokana na mwingiliano pekee.
Swali linalojibiwa: Kwa nini heliamu kimiminika hutiririka bila msuguano chini ya kelvini mbili?
Inaacha nje: Fermioni zinakumbwa na tatizo la ishara, kwa hivyo elektroni na heli-3 zinahitaji makadirio yanayoleta kosa lisilodhibitiwa.
Huendeshwa kwenye: takriban 1014 FLOPS takriban mabilioni ya sampuli za njia kwa kimiminika kikubwa.Tangu: 1984 Uigaji wa kiintegrali cha njia wa Pollock na Ceperley wa mifumo ya kiquantum ya chembe nyingi na heliamu ya umajimaji bora. chanzo
Uigaji wa saketi za stabilaiza
Kompyuta ya kawaida hufuatilia saketi ya kwantamu iliyojengwa kwa milango ya Clifford pekee kwa kuchunguza jinsi jedwali dogo la vikokotoo vya Pauli linavyobadilika, badala ya kuhifadhi hali kamili. Hii huruhusu saketi za kusahihisha makosa zenye maelfu ya kubiti kuendeshwa.
Swali linalojibiwa: Msimbo wa kusahihisha makosa hushindwa mara ngapi kila lango, kipimo na hatua ya kutokufanya kazi vikiwa na kelele?
Inaacha nje: Saketi zilizotengenezwa kwa operesheni za Clifford na vipimo vya Pauli pekee ndizo zinazoweza kufuatiliwa hivi, kwa hiyo kompyuta ya kiquantum ya jumla haiwezekani.
Huendeshwa kwenye: takriban 1012 FLOPS takriban mamilioni ya majaribio yenye kelele ya kipande kikubwa cha msimbo kwenye kundi la vituo vya kazi.Tangu: 2004 Algoriti iliyoboreshwa ya Aaronson na Gottesman ya kuiga saketi za kiimarishaji kwa wakati wa polinomia. chanzo
Visimbuzi vya kusahihisha makosa vilivyojifunza
Mtandao wa neva hufunzwa kwa mifumo ya makosa iliyoigwa kutoka msimbo wa kwantamu kusoma sindromu zilizopimwa na kukisia usahihishaji upi utumike.
Swali linalojibiwa: Je, kisimbuzi kilichojifunza kinaweza kurekebisha makosa katika kumbukumbu ya kwantamu haraka au kwa usahihi zaidi kuliko algoriti iliyoundwa kwa mkono?
Inaacha nje: Kisimbuzi kinajua tu kielelezo cha kelele kilichofunzwa nacho, na vifaa halisi hupotoka polepole na kuwa na makosa yanayohusiana ambayo uigaji haukuyajumuisha.
Huendeshwa kwenye: takriban 1015 FLOPS takriban mafunzo kwa mabilioni ya dalili zilizoigwa kwenye nodi za GPU.Tangu: 2016 Kisimbuzi cha neva cha Torlai na Melko kwa misimbo ya kitopolojia (arXiv 2016, kilichochapishwa 2017). chanzo
Uigaji wa mtandao wa kiquantum
Nodi zenye kubiti za kiquantum, viungo vyenye mnasaba wa kiquantum na njia za fotoni zenye kelele zikiigwa kama matukio tofauti katika muda, ili itifaki za kushiriki mnasaba kote mtandaoni zijaribiwe.
Swali linalojibiwa: Nodi mbili za mbali zinaweza kushiriki mnasaba kwa kasi gani na uaminifu kiasi gani kupitia virudishi na nyuzi zenye upotevu?
Inaacha nje: Kelele za vifaa hupunguzwa hadi modeli chache zenye vigezo, na hakuna mtandao wa kiwango kikubwa wa kukagua viwango vilivyotabiriwa.
Huendeshwa kwenye: takriban 1011 FLOPS takriban miendo mingi mirefu ya itifaki ya mtandao kwenye seva moja.Tangu: 2021 NetSquid ya Coopmans na wenzake, kiigaji cha matukio diskreti cha mitandao ya kwantamu. chanzo