Skammtaölva líkir eftir umbreytingu orku í efni í öreindaárekstrum

Hópur eðlisfræðinga hefur notað stafrænan skammtaörgjörva til að líkja eftir umbreytingu hreyfiorku í nýjar agnir við árekstur, sem er eitt grundvallarferla náttúrunnar, og markar þetta tímamót í samruna skammtatölvunar og háorkueðlisfræði.

Rannsóknin, sem birt var í Nature Physics þann 11. september, var unnin af Roland C. Farrell og John Preskill við California Institute of Technology ásamt Nikita A. Zemlevskiy og Marc Illa við Háskólann í Washington. Tilraunin keyrði á 104 skammtabitum í ibm_marrakesh örgjörva frá International Business Machines Corporation ↘ 0.85% með allt að 5.589 tveggja bita hliðum og er ein dýpsta skammtahermun á dreifingareðlisfræði sem greint hefur verið frá til þessa.bioengineer+2

Hvernig orka varð að efni á flögu

Hópurinn líkti eftir árekstrum innan einvíðrar Ising-sviðskenningar, sem er einfaldað en eðlisfræðilega ríkt líkan af agnum sem hafa samskipti. Tveir skammta-bylgjupakkar, sem hvor um sig kóðar léttustu öreindina í kenningunni, voru sendir hver á móti öðrum á grindinni. Eftir áreksturinn mældu vísindamennirnir skekkjuna í orkuþéttleikanum sem myndaðist, en það er stærð sem greinir á milli teygjanlegrar dreifingar, þar sem agnir skoppa einfaldlega hver af annarri, og óteygjanlegra atburða þar sem nýtt efni verður til.scienmag+1

Mælingar þeirra leiddu í ljós lokastöðu sem innihélt eina létta og eina þunga öreind, sem er uppsetning sem er aðeins möguleg ef hreyfiorka árekstursins hefur breyst í aukinn massa öreinda. Við lága árekstrarorku hélst virknin teygjanleg, en við hærri orku opnaðist óteygjanlega rásin og merkið um skekkjuna kom skýrt í ljós.bioengineer+2

Stigstærð verkfærakista fyrir öreindaeðlisfræði

Kjarninn í þessum framförum er nýtt reiknirit til að undirbúa raunhæf dreifingarástand á skammta-vélbúnaði. Fyrri aðferðir kröfðust hringrásardýptar sem jókst með stærð bylgjupakkans og varð fljótt óframkvæmanleg á óstöðugum tækjum. Nýja nálgunin notar W-ástand, sem eru fjölhluta flækt ástand, ásamt mælingum á miðri hringrás og framvirkum aðgerðum. Þetta gerir dýpt undirbúningshringrásarinnar óháða rúmmáli bylgjupakkans, eiginleiki sem höfundar lýsa sem „ofurveldislegum framförum“ miðað við fyrri tækni.bioengineer+1

Vísindamennirnir sýndu fram á fjölhæfni aðferðarinnar með því að smíða hringrásir fyrir nokkrar aðrar kenningar, þar á meðal Schwinger-líkanið í skammta-rafsegulfræði og tvívíða Ising-sviðskenningu. Endanlegt markmið þessarar rannsóknarlínu er skammta-litfræði, kenningin sem stýrir kvörkum og glúónum, þar sem óteygjanleg ferli eins og framleiðsla hadróna eru miðlæg í eðlisfræði öreindahraðla.bioengineer

Fyrirvarar og framtíðarhorfur

Kenningin sem líkt var eftir er enn einvíð og tilraunin reiddi sig á villumildun frekar en fulla villuleiðréttingu skammta. Að útvíkka nálgunina yfir í hærri víddir og ná nákvæmni sem jafnast á við tilraunagögn úr öreindahraðlum eru áskoranir sem framundan eru. Samt sem áður bendir sönnunin á því að óstöðugur skammtaörgjörvi geti séð orku breytast í efni í skammtasviðskenningu til þess að framtíðarvélar, sem eru öflugri, gætu tekist á við rauntíma dreifingarvandamál sem enn eru óleysanleg fyrir hefðbundnar tölvur.nature+2