.An advanced computational tool for understanding quantum materials
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.An advanced computational tool for understanding quantum materials
양자 물질을 이해하기 위한 고급 계산 도구
사라 C.P. 윌리엄스, 시카고 대학교 중앙에 스핀 결함이 있는 결정의 원자를 볼과 막대로 표현한 것이며, 결함의 여기 상태를 보여주는 3차원 표면(빨간색과 파란색)입니다. 크레딧: Peter Allen DECEMBER 21, 2023
시카고 대학의 프리츠커 분자 공학 대학(PME), 아르곤 국립 연구소, 모데나 대학 및 레지오 에밀리아 대학의 연구원들은 양자 물질 내의 원자가 흡수 및 흡수될 때 어떻게 행동하는지 설명하는 새로운 계산 도구를 개발했습니다. 빛을 발산합니다. 이 도구는 Marco Govoni 교수가 이끄는 팀이 MICCoM(Midwest Integrated Center for Computational Materials) 내에서 개발한 오픈 소스 소프트웨어 패키지 WEST의 일부로 출시될 예정이며, 과학자들이 양자를 위한 새로운 재료를 더 잘 이해하고 엔지니어링하는 데 도움이 됩니다.
-기술 및 계산. "우리가 한 일은 과학자들이 양자 기술을 위한 이러한 물질을 연구할 수 있는 능력을 넓힌 것입니다." Journal of Chemical Theory에 게재된 논문의 수석 저자이자 Liew 가족 분자공학 교수인 Giulia Galli는 말했습니다. "과거에는 실제로 접근할 수 없었던 시스템과 속성을 이제 대규모로 연구할 수 있습니다." Galli의 그룹은 세 가지 서로 다른 반도체 기반 재료를 연구하면서 WEST-TDDFT(빈 상태 없이 - 시간 의존 밀도 함수 이론)로 알려진 도구의 정확성을 보여주었지만 광범위한 응용 분야에 적용될 수 있다고 말했습니다. 관련 자료와 개발된 소프트웨어는 여러 고성능 아키텍처에서 대규모로 실행될 수 있습니다.
-양자 정보의 빌딩 블록 새롭고 강력한 양자 기술의 기반이 되는 정보의 기본 단위는 큐비트입니다. 데이터를 인코딩하기 위해 0과 1만 사용하는 기존 컴퓨팅에 사용되는 비트와 달리 큐비트는 0과 1을 동시에 나타내는 중첩 상태로 존재할 수도 있습니다. 결정의 구조화된 격자에서 누락되거나 대체된 원자와 같은 재료 내의 미세한 결함은 양자 상태를 취하고 큐비트로 사용될 수 있습니다.
-이러한 큐비트는 주변 환경의 전기적, 광학적, 자기적 특성에 매우 민감하므로 센서로 사용할 수 있습니다. 이러한 "점 결함" 빛의 광자와 상호 작용하여 에너지 상태를 변경하면 연구자가 빛을 더 잘 조작하거나 큐비트를 센서 또는 데이터 저장 장치로 사용하는 재료를 설계할 수 있습니다. "이러한 물질이 어떻게 빛을 흡수하고 방출하는지가 양자 응용 분야에서 어떻게 기능하는지 이해하는 데 중요합니다." 갈리가 말했다. "빛은 이러한 물질을 조사하는 방법입니다."
지금까지 연구자들은 점 결함에 의한 빛의 흡수와 방출을 모두 예측할 수 있었지만 물질이 존재하는 동안 물질 내에서 발생하는 일부 원자 과정을 완전히 설명할 수 없었습니다. 들뜬 상태, 특히 크고 복잡한 시스템의 경우. 복잡한 계산 간소화 물질의 원자적 특성을 결정하기 위해 풀어야 하는 양자역학 방정식은 엄청나게 복잡하며 많은 양의 컴퓨팅 성능이 필요합니다. 새로운 연구에서 Galli의 팀은 이러한 방정식을 이전보다 더 효율적으로 해결하는 동시에 방정식이 여전히 정확하다는 것을 증명하는 새로운 방법을 인코딩했습니다. 이제 방정식을 풀 수 있는 속도와 효율성이 향상되었다는 것은 방정식을 더 큰 시스템에 더 쉽게 적용할 수 있다는 것을 의미합니다. 과거에는 이러한 시스템을 분석하는 데 필요한 컴퓨팅 시간과 전력으로 인해 방정식을 실행할 수 없었습니다.
"이러한 방법을 사용하면 상당히 큰 시스템에서 빛과 물질의 상호 작용을 연구할 수 있습니다. 이는 이러한 시스템이 실제로 실험실에서 사용되는 실험 시스템에 더 가깝다는 것을 의미합니다." 새 논문의 첫 번째 저자인 대학원생 유진(Yu Jin)은 말했다. 팀이 개발한 효율적인 접근 방식은 중앙 처리 장치(CPU)와 그래픽 처리 장치(GPU)라는 두 가지 다른 컴퓨터 아키텍처에서 실행될 수 있습니다. 연구진은 다이아몬드, 4H 탄화규소, 산화마그네슘 등 세 가지 재료 내에서 점 결함의 여기 상태 특성을 연구하는 데 이를 사용했습니다.
그들은 이 도구가 수백 또는 수천 개의 원자를 가지고 있을 때에도 이러한 시스템의 특성을 효과적으로 계산할 수 있다는 것을 발견했습니다. 더 넓은 목표 WEST를 개발하는 MICCoM 팀에는 Victor Yu 박사, Yu Jin 박사, Marco Govoni 교수가 포함되어 있습니다. 이 그룹은 양자 기술뿐만 아니라 광범위한 종류의 재료를 연구하기 위해 WEST-TDDFT를 포함하여 패키지에서 사용할 수 있는 알고리즘을 계속 적용하고 미세 조정하고 있습니다. 저전력 및 에너지 애플리케이션에도 적합합니다. "우리는 빛 방출과 흡수를 설명하는 방정식을 보다 효율적으로 풀어 현실적인 시스템에 적용할 수 있는 방법을 찾았습니다."고 Govoni가 말했다.
"우리는 이 방법이 효율적이고 정확하다는 것을 보여주었습니다." 새 도구는 새로운 양자 재료를 연구하고 설계하려는 Galli 연구소의 광범위한 목표에 부합합니다. 또한 이번 달에 그들은 재료 표면에 가까운 스핀 결함이 어떻게 재료 내부에 있는 스핀 결함과 어떻게 다르게 행동하는지 보여주는 새로운 결과를 발표했습니다. 표면이 종료됩니다. 그들의 결과는 스핀 결함에 의존하는 양자 센서의 설계에 영향을 미칩니다. 팀은 또한 npj Computational Materials에 게재된 최근 논문을 발표했습니다. 강유전체 재료 뉴로모픽 컴퓨팅에 사용됩니다.
추가 정보: Yu Jin 외, 시간 의존 밀도 함수 이론으로 조사한 반도체 및 절연체의 점 결함의 여기 상태 특성, Journal of Chemical Theory and Computation (2023 ). DOI: 10.1021/acs.jctc.3c00986 에 의해 제공 시카고 대학교
https://phys.org/news/2023-12-advanced-tool-quantum-materials.html
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메모 2312220427 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링
WEST-TDDFT(빈 상태 없이 - 시간 의존 밀도 함수 이론)로 알려진 도구는 msbase와 같다. 빈틈없이 격자칸에 매꿔져 있는 물질더미에 점결함이 존재하면 마방진이 될 수 없기 때문이다. 허허.
결정의 구조화된 격자에서 누락되거나 대체된 원자와 같은 재료 내의 미세한 결함은 양자 상태를 취하고 큐비트로 사용될 수 있다.
이러한 큐비트는 주변 환경의 전기적, 광학적, 자기적 특성에 매우 민감하므로 센서로 사용할 수 있다. 이러한 "점선 결함" 빛의 광자와 상호 작용하여 에너지 상태를 변경하면 연구자가 빛을 더 잘 조작하거나 큐비트를 센서 또는 데이터 저장 장치로 사용하는 재료를 설계할 수 있다. 이처럼 함의된 내용은 모두가 msbase.oss의 광범위한 질량더미 물질상태 우주의 시공간에서도 적용이 가능하다. 허허.
-Technology and calculations. “What we’ve done is broaden the ability of scientists to study these materials for quantum technologies.” said Giulia Galli, Liew Family Professor of Molecular Engineering and lead author of the paper published in the Journal of Chemical Theory. “Systems and properties that were practically inaccessible in the past can now be studied at scale.” Studying three different semiconductor-based materials, Galli's group demonstrated the accuracy of the tool, known as WEST-TDDFT (without empty states - time-dependent density functional theory), but said it can be applied to a wide range of applications. The associated materials and the developed software can be run at scale on multiple high-performance architectures.
-The building blocks of quantum information The basic unit of information that forms the basis of new and powerful quantum technologies is the qubit. Unlike bits used in traditional computing, which only use 0s and 1s to encode data, qubits can also exist in a superposition state, representing both 0s and 1s simultaneously. Microscopic defects within the material, such as missing or replaced atoms in the crystal's structured lattice, can take on quantum states and be used as qubits.
-These qubits are very sensitive to the electrical, optical, and magnetic properties of their surroundings, so they can be used as sensors. These "point defects" interact with photons of light to change their energy states, allowing researchers to better manipulate light or design materials that use qubits as sensors or data storage devices. “How these materials absorb and emit light is important for understanding how they function in quantum applications.” Gali said. “Light is the way to irradiate these materials.”
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Memo 2312220427 My thought experiment qpeoms storytelling
The tool known as WEST-TDDFT (Without Empty States - Time Dependent Density Functional Theory) is like msbase. This is because if point defects exist in a pile of material tightly packed in a grid, it cannot form a magic square. haha.
Microscopic defects within the material, such as missing or replaced atoms in the crystal's structured lattice, can take on quantum states and be used as qubits.
These qubits are very sensitive to the electrical, optical, and magnetic properties of their surroundings, so they can be used as sensors. These "dotted defects" interact with photons of light to change their energy states, allowing researchers to better manipulate light or design materials that use qubits as sensors or data storage devices. All of these implications can be applied to the space and time of the vast mass pile material state universe of msbase.oss. haha.
Sample oms (standard)
b 0 a c f d 0000e0
0 0 0 a c 0 f00bde
0 c 0 f a b 000e0d
e 0 0 d 0 c 0b0fa0
f 0 0 0 e 0 b0dac0
d 0 f 0 0 0 cae0b0
0 b 0 0 0 f 0ead0c
0 d e b 0 0 ac000f
c e d 0 b a 00f000
a 0 b 0 0 e 0dc0f0
0 a c e 0 0 df000b
0 f 0 0 d 0 e0bc0a
sample qoms (standard)
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0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Sample oss.base (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
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.Webb spots a second lensed supernova in a distant galaxy
웹은 먼 은하계에서 두 번째 렌즈 초신성을 발견했습니다
작성자: Justin Pierel 및 Andrew Newman, 우주 망원경 과학 연구소 NASA의 제임스 웹 우주망원경이 MRG-M0138로 명명된 먼 은하에서 다중 이미지 초신성을 발견했습니다. 위의 Webb NIRCam(근적외선 카메라) 이미지에는 두 개의 초신성 이미지(원)가 표시되어 있지만 2035년쯤에는 추가적인 초신성 이미지가 보일 것으로 예상됩니다. 이 이미지에서 파란색은 1.15 및 1.5 미크론의 빛을 나타냅니다(F115W+ F150), 녹색은 2.0 및 2.77미크론(F200W+277W), 빨간색은 3.56 및 4.44미크론(F356W + F444W)입니다. 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, Justin Pierel(STScI) 및 Andrew Newman(카네기 과학 연구소).DECEMBER 21, 2023
2023년 11월, 제임스 웹 우주 망원경은 MACS J0138.0-2155라는 이름의 거대한 은하단을 관찰했습니다. 알베르트 아인슈타인이 처음 예측한 중력 렌즈 효과를 통해 MRG-M0138이라는 이름의 먼 은하가 중간 은하단의 강력한 중력에 의해 뒤틀린 것처럼 보입니다. 먼 은하를 휘게 하고 확대하는 것 외에도 MACS J0138에 의한 중력 렌즈 효과는 MRG-M0138의 다섯 가지 다른 이미지를 생성합니다.
-2019년에 천문학자들은 2016년에 촬영된 NASA의 허블 우주 망원경의 이미지에서 볼 수 있듯이 MRG-M0138 내에서 별 폭발, 즉 초신성이 발생했다는 놀라운 발견을 발표했습니다. 다른 천문학자 그룹이 2023년 Webb 이미지를 조사했을 때 같은 은하가 7년 후 두 번째 초신성의 본거지라는 사실에 놀랐습니다. Justin Pierel(우주 망원경 과학 연구소의 NASA 아인슈타인 연구원)과 Andrew Newman(카네기 과학 연구소 천문대의 직원 천문학자)은 중력 렌즈를 적용한 두 개의 초신성이 같은 은하에서 처음 발견된 것에 대해 더 자세히 알려줍니다.
-"중력 렌즈 뒤에서 초신성이 폭발할 때 그 빛은 여러 경로를 통해 지구에 도달합니다. 우리는 이러한 경로를 동시에 역을 떠나 동일한 속도로 이동하고 동일한 위치로 향하는 여러 열차와 비교할 수 있습니다. 열차마다 운행 경로가 다르며 이동 거리와 지형의 차이로 인해 열차가 목적지에 동시에 도착하지 않습니다.” 마찬가지로, 중력 렌즈로 촬영된 초신성 이미지는 며칠, 몇 주, 심지어 몇 년에 걸쳐 천문학자들에게 나타납니다. 초신성 이미지가 나타나는 시간의 차이를 측정함으로써 오늘날 우주론의 주요 난제인 허블 상수로 알려진 우주 팽창률의 역사를 측정할 수 있습니다. 중요한 점은 이러한 다중 이미지 초신성은 극히 드물다는 것입니다.
지금까지 발견된 초신성은 12개 미만입니다." 왼쪽: 2016년 NASA의 허블 우주 망원경은 중간 은하단 MACS J0138에 의해 렌즈로 포착된 먼 은하에서 초신성 레퀴엠이라는 별명을 가진 다중 이미지 초신성을 발견했습니다. 초신성의 세 가지 이미지가 보입니다. 네 번째 이미지는 2035년에 도착할 것으로 예상됩니다. 이 근적외선 이미지에서 1.05미크론의 빛은 파란색으로 표시되고 1.60미크론의 빛은 주황색으로 표시됩니다. 오른쪽: 2023년 11월 NASA의 제임스 웹 우주 망원경은 NIRCam(근적외선 카메라) 장비를 사용하여 같은 은하계에서 두 번째 다중 이미지 초신성을 식별했습니다. 이것은 다중 이미지 초신성을 두 개 이상 생성하는 최초의 알려진 시스템입니다. 전체 해상도 병렬 이미지를 다운로드하세요. 허블 이미지 출처: NASA, ESA, STScI, Steve A. Rodney(사우스 캐롤라이나 대학교) 및 Gabriel Brammer(Cosmic Dawn Center/Niels Bohr Institute/코펜하겐 대학교); JWST 이미지 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, Justin Pierel(STScI) 및 Andrew Newman(카네기 과학 연구소).
"이 작은 클럽 내에서 레퀴엠이라는 이름의 MRG-M0138의 2016년 초신성은 여러 가지 이유로 눈에 띄었습니다. 첫째, 그것은 100억 광년 떨어져 있었습니다. 둘째, 초신성은 '표준 양초'로 사용되는 것과 동일한 유형(Ia)일 가능성이 높습니다. 우주 거리를 측정하기 위해." 셋째, 모델들은 초신성 이미지 중 하나가 성단의 극심한 중력을 통과하는 경로로 인해 너무 지연되어 2030년대 중반까지 우리에게 나타나지 않을 것이라고 예측했습니다.
불행하게도 레퀴엠은 시야에서 사라진 지 오랜 후인 2019년까지 발견되지 않았기 때문에 당시 허블 상수를 측정할 만큼 충분한 데이터를 수집하는 것은 불가능했습니다." "이제 우리는 레퀴엠과 같은 은하계 내에서 초신성 앙코르(Supernova Encore)라고 부르는 두 번째 중력 렌즈 초신성을 발견했습니다. 앙코르는 우연히 발견되었고, 우리는 현재 시간이 중요한 감독의 재량 프로그램을 통해 진행 중인 초신성을 적극적으로 추적하고 있습니다."
"이 Webb 이미지를 사용하여 우리는 이 다중 이미지 초신성을 기반으로 허블 상수를 측정하고 확인할 것입니다. 앙코르는 표준 양초 또는 Ia형 초신성으로 확인되어 앙코르와 레퀴엠은 단연 가장 먼 표준 양초 쌍인 초신성 ' 형제자매들 발견한 적도 있어요."" "초신성은 일반적으로 예측할 수 없지만 이 경우 레퀴엠과 앙코르의 최종 모습을 보기 위해 언제 어디서 찾아야 하는지 알고 있습니다. 2035년경 적외선 관측은 마지막 만세를 포착하고 허블 상수에 대한 새롭고 정확한 측정값을 제공할 것입니다." 에 의해 제공 우주 망원경 과학 연구소
https://phys.org/news/2023-12-webb-lensed-supernova-distant-galaxy.html
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메모 2312220512 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링
은하단은 평평한 oms 시공간을 휘게 하는 중력렌즈의 원인이 거대한 질량을 가졌다. 그리하여 휘여진 공간을 빛도 휘여져 렌즈의 초점처럼 은하의 뒷편을 볼 수 있게 한다.
그런데 이 현상을 msbase에서 oss가 증가하면서 msbase부풀리는데 가장자리에 임의 new.msbase 껍질에 대해 oss가 달라붙는 지속적 부풀림 현상으로 해석될 수 있다. 허허.
-In 2019, astronomers announced the surprising discovery that a star explosion, or supernova, had occurred within MRG-M0138, as seen in an image from NASA's Hubble Space Telescope taken in 2016. When another group of astronomers examined the 2023 Webb image, they were surprised to discover that the same galaxy was home to a second supernova seven years later. Justin Pierel (NASA Einstein Fellow at the Space Telescope Science Institute) and Andrew Newman (Staff Astronomer at the Carnegie Institution for Science Observatory) tell us more about the first discovery of two gravitationally lensed supernovae in the same galaxy.
-"When a supernova explodes behind a gravitational lens, its light takes several paths to reach Earth. We can compare these paths to several trains leaving the station at the same time, traveling at the same speed, and heading to the same location. Each train runs The routes are different, and due to differences in travel distance and terrain, the trains do not arrive at their destinations at the same time.” Likewise, supernova images taken by gravitational lenses appear to astronomers over days, weeks, and even years. By measuring the differences in the time supernova images appear, they address a major challenge in cosmology today: the rate of expansion of the universe, known as the Hubble constant. You can measure history.The important thing is that these multi-image supernovae are extremely rare.
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Memo 2312220512 My thought experiment qpeoms storytelling
Galaxy clusters have such massive masses that they cause gravitational lenses to bend flat oms space-time. In this way, light is also bent in the curved space, allowing us to see the back of the galaxy like the focus of a lens.
However, this phenomenon can be interpreted as a continuous swelling phenomenon in which msbase swells as oss increases in msbase, and oss sticks to a random new.msbase shell at the edge. haha.
Sample oms (standard)
b 0 a c f d 0000e0
0 0 0 a c 0 f00bde
0 c 0 f a b 000e0d
e 0 0 d 0 c 0b0fa0
f 0 0 0 e 0 b0dac0
d 0 f 0 0 0 cae0b0
0 b 0 0 0 f 0ead0c
0 d e b 0 0 ac000f
c e d 0 b a 00f000
a 0 b 0 0 e 0dc0f0
0 a c e 0 0 df000b
0 f 0 0 d 0 e0bc0a
sample qoms (standard)
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sample pms (standard)
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Sample oss.base (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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