根据宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员表示，他们新开发的一种模型可以成为原子尺度上的量子力学计算和下一代量子技术设备间的桥梁。量子材料中固有现象的基本物理特性，将能通过该模型计算相场方法得到答案，可以实现帮助研究人员和工程师利用材料的特定特性。

宾夕法尼亚州立大学地球与矿物科学学院助理研究教授Tiannan Yang说：“我们建立了一个新的计算模型，能用于理解功能和量子材料中同时发生的结构和电子过程的动力学，可发现它们中尺度的基本物理过程，并预测它们的功能。”

发表在《NPJ计算材料学》杂志上的这一研究结果代表了相场模型的进步，这是一种用于模拟材料内部结构如何在中尺度演化的工具。中尺度指的是在原子尺度和人眼可观察到的物体和现象间发生的规模。在这个空间尺度上预测和控制的材料行为对于将量子现象转化为功能设备和系统是至关重要的。

宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程学院教授Long Qing Chen说：“就相场模型而言，这是一个非常重要的、甚至是变革性的事件。我们现在有一个相场模型，它可以同时描述结构和电子过程的动力学。这可以应用在功能和量子材料中的许多不同问题上。”

研究人员表示，了解材料内部的原子和电子将如何响应外部刺激(如热、力、电场或光)，对于预测材料特性并最终利用材料的功能是至关重要的。他们的这些发现为理解和预测激发态材料的耦合电子和结构动力学提供了理论框架，并为进一步建立各种功能和量子材料的中尺度模型奠定了基础。（编译:Qtech）