Author: Benjamin

Å simulere kvantefysikk er så datakrevende at det i teorien krever en uendelig stor maskin. Doktorgradsstipendiat Bendik Steinsvåg Dalen (27) jobber med en løsning.

Vi møter Bendik på stipendiatkontoret hans. Her er han snart ferdig med doktorgraden sin, hvor han har tatt et dypdykk i kvantefysikkens verden og undersøkt hva som skjer når en laserpuls treffer et atom og skyter ut elektroner.

Det er nemlig svært tidkrevende å simulere hva som skjer med elektronene, og det er nettopp dette Bendik har forsket for å finne en løsning på.

– For å simulere dette på en datamaskin, måtte man i teorien hatt en uendelig stor maskin. I praksis har man måttet bruke store simuleringer og la dem kjøre i dagevis, forklarer Bendik Steinsvåg Dalen.

Han er stipendiat i ingeniørvitenskap ved OsloMet, og har nylig publisert en forskningsartikkel hvor han undersøker en løsning som krever langt mindre datakraft for å gjennomføre lignende simuleringer.

Bygger en digital «vegg»

Utfordringen er ifølge Bendik helt fundamental.

– Se for deg at du slipper en stein i et vann. Bølgene sprer seg utover i alle retninger. Slik er det med kvantepartikler også, og bølgefunksjonen deres sprer seg i teorien uendelig langt. 

Metoden som Bendik utvikler sammen med sin veileder, Sølve Selstø, går ut på at man har funnet en måte å «krympe» havet på.

– I stedet for å simulere havet, bygger vi en vegg som absorberer bølgene, ganske nær der steinen treffer vannet.

Det baserer seg på å sette opp en «Complex Absorbing Potential» (CAP), eller en digital vegg.

– I praksis er det en digital detektor som plasseres kjempenært atomet, fanger opp alt som skjer med elektronene og forteller oss nøyaktig hva som skjer.

Metoden som er utviklet kalles for «PESCADO». Den gir opplysninger om hvilken energi partiklene som blir sendt ut av atomer har, og hvilken retning de blir sendt i.

Sparer datakraft

Metoden krever mye mindre datakraft og fanger opp resultatene ekstremt mye raskere.

– I forskningsartikkelen har vi vist at vi også kan forutsi hva som skjer, lenge etter at laserpulsen er skrudd av. Da slipper vi å kjøre simuleringen videre, utdyper Dalen.

Dette sparer enorme mengder datakraft og gjør videre forskning mer effektiv. Simuleringeringene kan nå gjøres raskere. Dette sparer ikke bare datakraft, men også miljøet.

Arbeidet til Bendik Steinsvåg Dalen har fått internasjonal oppmerksomhet og ble nylig publisert i det anerkjente tidsskriftet Physical Review A.

– Det er gøy å jobbe med problemer som dette her. Å finne en metode som faktisk hjelper oss å forstå verden rundt oss er motiverende.