Een van de meest bepalende gebeurtenissen in de natuurkunde van de afgelopen decennia waren de spectaculaire vorderingen op het gebied van kwantum veeldeeltjessystemen: de observatie van kwantumfase-overgangen in optische roosters, het creëren van lange afstand
verstrengeling en het besef dat kwantumcorrelaties met veel lichamen kunnen worden gebruikt om kwantumcomputers te bouwen, zijn slechts enkele van de opmerkelijke doorbraken. De beschrijving en simulatie van dergelijke sterk gecorreleerde kwantumsystemen en
hun bijbehorende verstrengelingsstructuur vertegenwoordigen enkele van de grootste uitdagingen en kansen in de theoretische natuurkunde, en het onderzoek naar die onderwerpen vormt de centrale doelstelling van dit voorstel.
Ons belangrijkste deel van het onderzoek houdt zich bezig met de beschrijving van de relevante golffuncties van kwantum veeldeeltjessystemen. De identificatie en kwantificering van de precieze kwantumcorrelaties die aanwezig zijn in die golffuncties heeft de mogelijkheid geopend voor het formuleren van variatieklassen van golffuncties die alle relevante fysica bevatten die nodig is om ze te beschrijven, wat het mogelijk zal maken om kwantumveellichamensystemen te simuleren die niet kunnen worden gesimuleerd met andere methoden vanwege b.v. het tekenprobleem. We zullen problemen op het gebied van kwantummagnetisme, kwantumchemie en kwantumveldentheorie aanpakken en herformuleren, en nieuwe algoritmen ontwikkelen om die systemen te simuleren in de regimes waar sterke kwantumcorrelaties aanwezig zijn. Aanverwante kwesties op het gebied van kwantumberekening, computationele complexiteit en wiskundige fysica zullen ook worden onderzocht.
We zijn ervan overtuigd dat dit werk van invloed zal zijn op de manier waarop we de kwantumwereld begrijpen, observeren en manipuleren. Dit is vooral relevant omdat kwantumeffecten een steeds dominantere rol zullen spelen in toekomstige technologieën, en het succes van toekomstige miniaturisatie-inspanningen in cruciale mate zal afhangen van ons vermogen om ermee om te gaan.