A projektben nagy pontosságú, atomi szintű számítási módszerekkel terveznek olyan nanoszerkezeteket vagy atomi méretű szerkezeteket tömbi félvezetőkbe ágyazva, amelyeknek a mágneses és optikai tulajdonságai jól hasznosíthatóak biológiai jelzőrendszerekben, rákterápiában, energetikában, kvantuminformatikai mérésekben és alkalmazásokban. A kvantuminformatikai megoldások hasznosításban elsősorban a kvantum szenzorokra és kvantumkommunikációs megoldásokra fókuszálnak, amelyek forradalmian nagy érzékenységű szenzorokat és biztonságos kommunikációt tesznek lehetővé a kvantumszámítógépek megjelenésével.
Fizika
A kutatócsoport kifejlesztett egy a korábbiaknál jóval reálisabb, váltóáramú (AC)-s modellt, amivel az energia hálózatok kaszkád hibaterjedési kieséseit modellezték. Ez egyfelől a MAVIR adatbázisból nyert nagyfeszültségű hálózati topológiákat, másrészt energia termelőkből és fogyasztókból összetett csomópontok teljesítmény és tehetetlenség adatait is tartalmazza. A másodrendű Kuramoto differenciál egyenletrendszer megoldása közben, ami az AC villamos teljesítmény áramlását írja le, az élek túlterheltségének lehetőségét is figyelembe vették egy T küszöbértékkel, ami felett a gráf élek kiesnek a számolásból. Így egy olyan hiba kaszkád dinamikus szimulációt hoztak létre, ami a korábbi egyenáramú (DC)-s küszöbmodellek ad hoc egyenletes terhelés eloszlása helyett az AC-s hálózatokat valósan leíró mozgásegyenleteken alapul. A szinkronizációs kritikius ponthoz önszerveződően hangolódnak az villamos hálózatok a kereslet-kínálat versenyében., de igazából már szub-kritikus állapotban is megfigyelhetőek vastagfarkú, skálamentes esemény eloszlások, amik a korrelált rendszerekben jellemző. Kiterjedt dinamikus szimulációkkal megmutatták, hogy a valós kiesésekhez hasonló, hatványeloszlású fázis deszinkronizációs statisztikákat lehet generálni mind a MAVIR-es, mind a súlyozatlan, USA nagyfeszültségű elektromos hálózatokat használva alapul. Azt is megmutatták, hogy a Gaussi helyett exponenciális eloszlású generátor sajátfrekvencia fluktuációkat feltételezve (ami a megújuló energiaforrásokra jellemző) a katasztrófa eloszlások exponensei nem változnak. Egy azonnali visszacsatolás tag szimulációját is elkezdték és megmutatták, hogy ez hogyan stabilizálja a villamos rendszert. Az eredményeket 2D-s rács szimulációkkal összehasonlítva rangos nemzetközi folyóiratban (Entropy 22 (2020) 666), és a Conference on Complex systems 2020 Power-grid szatellit konferencián is publikálták.
Az Eötvös Quantum Transport csoportban kondenzált anyagok kvantumos tulajdonságait vizsgálják. A kutatócsoport több részterületen végez kutatási tevékenységet, mint például speciális rétegelt rendszerek elektromos vezetési jelenségeinek és optikai jellemzőinek elméleti modellezése, illetve topologikus tulajdonságainak vizsgálata. Ez utóbbi tudományterület fontos szerepet játszik a kvantumszámítógép-architektúrák fejlődésében is. Az utóbbi években a kutatócsoport tevékenységét kiterjesztették kvantumszámítógépek elméleti modellezésére is. A Kvantuminformatikai Nemzeti Laboratórium keretein belül kvantumszámítógép szimulátorokat, illetve kvantumos és kvantum inspirált algoritmusokat fejlesztenek.
Az egyensúlytól távoli rendszerek statisztikus fizikájának keretében három részterületen folyik a kutatómunka: szilárdtestek törésének és fragmentációjának vizsgálata, a reológiai folyadékok struktúra-képződési folyamatainak vizsgálata és a szocio-dinamikai hálózatokban lejátszódó információ-terjedéssel kapcsolatos jelenségek vizsgálata. A nagy teherbíró képességű, modern anyagok fejlesztésének alapvető követelménye, hogy megértsük az anyagokban terhelés hatására mikroszkopikus skálán lejátszódó károsodási és törési folyamatokat. A konstans terheléstől a periodikuson át, egészen az extrém dinamikus robbantásig változatos terheléseknek van komoly gyakorlati jelentősége. A projekt keretében realisztikus körülmények között vizsgálják heterogén anyagok kúszó és dinamikus törését, valamint a fragmentációs jelenségeket. A reológiai folyadékok egy elektromágnesesen passzív, viszkózus folyadékból és benne diszpergált nano- illetve mikrométer méretű részecskékből állnak. A részecskék vagy permanens dipólmomentummal rendelkeznek, vagy külső elektromos, illetve mágneses térben indukált momentumra tesznek szert. Reológiai folyadékok vizsgálata területén a külső térbe helyezett részecskerendszerek strukturális átalakulásainak megértésére koncentrálnak a kutatás során. A széttörési és aggregációs folyamatok statisztikus fizikai vizsgálata területén szerzett tapasztalatokat, a kifejlesztett analitikus és szimulációs módszereket szocio-dinamikai rendszerek vizsgálata területén is kamatoztatják a kutatók. Céljuk kideríteni, hogy az egyedek közötti kommunikáció és a külső információforrások versengése hogyan befolyásolja a szocio-dinamikai rendszerekben lejátszódó információ-terjedés folyamatát. A kutatómunka elméleti jellegű, elsősorban számítógépes szimulációra épül.