Project Orbital: Quantumcomputing voor röntgenanalyse
1 mei 2024 - 1 mei 2026
In de röntgenastronomie worden fotonen gedetecteerd die ontstaan bij de overgangen van elektronen rond atomen. Deze processen spelen zich af in het hete plasma rond zwarte gaten en in de ruimte tussen melkwegstelsels. De analyse van deze waargenomen röntgenspectra wordt echter beperkt door de rekenkracht van klassieke computers. Project Orbital zet quantumcomputers in om deze simulaties met ongekende nauwkeurigheid uit te voeren, wat kan leiden tot nieuwe inzichten in extreme kosmische objecten en verbeterde materiaalanalyse.
In de röntgenastronomie worden fotonen gedetecteerd die ontstaan bij de overgangen van elektronen in toestanden rond atomen. Deze overgangen vinden plaats in het hete plasma rond zwarte gaten en in de ruimte tussen melkwegstelsels. De analyse van de waargenomen röntgenspectra en de vereiste berekeningen van de elektrontoestanden en -overgangen kennen fundamentele beperkingen op klassieke (gewone) computers. In dit project gebruiken we quantumcomputers om de simulatie van elektronen in atomen met ongekende nauwkeurigheid uit te voeren. Daarmee kan de analyse van röntgenspectra sterk verbeterd worden. En zo kan onze kennis over extreme objecten in het heelal vergroot worden.
"Quantumcomputing stelt ons in staat om de kleinste bouwstenen van het universum met ongekende precisie te bestuderen. Dit opent nieuwe deuren voor zowel de ruimtewetenschap als industriële toepassingen."
Analyse van spectra is een algemeen probleem dat bij allerlei metingen aan de orde is. Zo ook in röntgenanalyse van materialen, kristallen en andere industriële toepassingen. Door de bekende pieken in spectra nauwkeuriger te voorspellen kan de analyse van een totaal spectrum verbeterd worden en zo ook nieuwe pieken ontdekt worden. Quantum computing wordt in dit project gebruikt om de energie-overgangen nauwkeuriger te berekenen en te voorspellen. Die verbeteringen kunnen worden gebruikt in verder materiaalonderzoek dat in allerlei bedrijven, groot en klein, plaatsvindt.
Beoogde resultaten
-
Verbeterde simulaties van elektronenovergangen in atomen met quantumcomputers.
-
Nauwkeurigere analyse van röntgenspectra, toepasbaar in astronomie en materiaalwetenschappen.
-
Nieuwe methodologieën voor spectroscopische data-analyse.
-
Kennisontwikkeling en samenwerking tussen wetenschap en industrie.
Teamleden
Het project wordt uitgevoerd door een multidisciplinair team van onderzoekers en docenten op het gebied van quantumcomputing, spectroscopie en data-analyse. Dit team bestaat uit:
-
Dr. Marten Teitsma, Lector Quantumcomputing