Duke-yliopiston tiimi simuloi alkuräjähdyksen aineen luomista kvanttitietokoneella

Duke Quantum Centerin tutkijat ovat käyttäneet loukkuun jääneiden ionien kvanttisimulaattoria havaitakseen säikeiden katkeamisdynamiikkaa, joka on alkuräjähdyksen jälkeiseen aineen syntyyn liittyvä prosessi. Tutkimus julkaistiin keskiviikkona Nature Physics -lehdessä.eurekalert+1

Koe emuloi kvanttikenttäteorian ilmiötä, jossa kaksi rajoitettua perushiukkasta, jotka on yhdistetty kuin kireä säie, venyvät erilleen, kunnes varastoitunut energia riittää tuottamaan spontaanisti uusia hiukkas-antihiukkas-pareja. Luonnossa tämä prosessi vaatii äärimmäisiä olosuhteita, joita löytyy vain suurten hiukkaskiihdyttimien kaltaisista laitoksista tai välittömästi alkuräjähdyksen jälkeen.eurekalert

Miten se toimii

Ilmiön luomiseksi tiimi koodasi säikeiden katkeamismallin 13 loukkuun jääneen ionin ketjuun ja käytti tarkasti ohjattuja lasersäteitä säätääkseen niiden välisiä vuorovaikutuksia, mikä jäljitteli rajoitettujen varausten välisen yhteyden venymistä ja katkeamista. Valmisteltuaan järjestelmän epätasapainotilaan ja seurattuaan sen kehitystä, tutkijat havaitsivat efektiivisten varausten syntymisen ja rekonstruoivat tuloksena olevan dynamiikan.phys+1

"Kvanttitietokonesimulaatiot tarjoavat parhaan alustan monimutkaisten kysymysten, kuten aineen muodostumisen, tutkimiseen ilman, että olisimme itse todistaneet alkuräjähdystä", sanoi tutkimusta johtanut Christopher Monroe, Duken ↘ 1.84% sähkö- ja tietotekniikan sekä fysiikan professori.eurekalert

Kolmen alustan vertailukohta

Duken tulokset liittyvät Google Alphabet Inc:n ↘ 3.58% ja QuEra Computingin johtamien tiimien samankaltaisiin havaintoihin, jotka simuloivat säikeiden katkeamista vastaavasti suprajohtavien piirien ja neutraalien atomien alustoilla. QuEran tiimi, yhteistyössä Innsbruckin yliopiston ja Harvardin kanssa, raportoi ensimmäisestä säikeiden katkeamisen havainnosta kaksiulotteisessa kvanttisimulaattorissa toisessa Nature-lehden artikkelissa viime vuonna. Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston ryhmän tekemä lisäkoe osoitti taustalla olevan mekanismin optisen hilan avulla.pratt.duke+3

"Nämä ovat kolme kvanttilaskennan kärkeä edustavaa alustaa, joten se on hyvä vertailukohta kvanttiyhteisölle", Monroe sanoi.eurekalert

Katse tulevaisuuteen

Tiimin kvanttikokeen rinnalla ajamat klassiset tietokonesimulaatiot vahvistivat sen tarkkuuden, mutta ongelmien koon kasvaessa vain kvanttitietokoneet pystyvät käsittelemään laskelmia. "Fyysikkona on uskomattoman jännittävää tutkia varhaisen maailmankaikkeuden olosuhteita atomitason laskentakoneella", sanoi Marylandin yliopiston fysiikan apulaisprofessori ja tutkimusryhmän jäsen Zohreh Davoudi. "Pienimmätkin oivallukset epätasapainoisesta fysiikan mallista ohjaavat meitä tulevaisuudessa".phys+1