Vísindamenn við Duke líkja eftir sköpun efnis úr Miklahvelli á skammtatölvu

Vísindamenn við Duke Quantum Center hafa notað skammtatölvu með jónagildrum til að fylgjast með gangverki strengbrots, ferli sem tengist sköpun efnis á fyrstu augnablikunum eftir Miklahvell, í rannsókn sem birt var á miðvikudag í Nature Physics.eurekalert+1

Tilraunin líkir eftir fyrirbæri úr skammta-sviðskenningu þar sem tvær bundnar grundvallaragnir, tengdar eins og spenntur strengur, eru teygðar í sundur þar til geymd orka dugar til að mynda sjálfkrafa ný pör af ögnum og andögnum. Í náttúrunni krefst þetta ferli öfgafullra aðstæðna sem finnast aðeins á stöðum eins og Large Hadron Collider eða í kjölfar Miklahvells.eurekalert

Hvernig þetta virkar

Til að endurskapa áhrifin kóðaði teymið líkan af strengbroti inn í keðju af 13 jónum í gildru og notaði nákvæmlega stýrða leysigeisla til að stilla víxlverkanir þeirra á milli, sem líkir eftir teygjunni og slitinu á tengingunni milli bundinna hleðslna. Með því að undirbúa kerfið í ójafnvægisástandi og fylgjast með þróun þess, sáu vísindamennirnir myndun áhrifaríkra hleðslna og endurgerðu gangverkið sem af því hlaust.phys+1

"Skammtatölvuhermanir bjóða upp á besta vettvanginn til að rannsaka flóknar spurningar eins og myndun efnis, ef frá er talið að hafa verið vitni að Miklahvelli sjálfum," sagði Christopher Monroe, prófessor í rafmagns- og tölvuverkfræði og eðlisfræði við Duke ↘ 1.84%, sem stýrði rannsókninni.eurekalert

Viðmið á þremur kerfum

Niðurstöður Duke bætast við svipaðar uppgötvanir teyma undir forystu Google Alphabet Inc. ↘ 3.58% og QuEra Computing, sem hermdu eftir strengbroti á kerfum með ofurleiðandi rásum og hlutlausum atómum. Teymi QuEra, í samvinnu við háskólana í Innsbruck og Harvard, greindi frá fyrstu athugun á strengbroti í tvívíðri skammtatölvu í annarri grein í Nature á síðasta ári. Önnur tilraun hóps við vísinda- og tækniháskólann í Kína sýndi fram á undirliggjandi gangverk með því að nota ljósnet.pratt.duke+3

"Þetta eru þau þrjú kerfi sem leiða þróunina í skammtatölvun, svo þetta er gott viðmið og samanburður fyrir skammtatölvusamfélagið," sagði Monroe.eurekalert

Horft til framtíðar

Klassískar tölvuhermanir sem teymið keyrði samhliða skammtatilrauninni staðfestu nákvæmni hennar, en eftir því sem vandamálin stækka munu aðeins skammtatölvur geta ráðið við útreikningana. "Sem eðlisfræðingur er ótrúlega spennandi að rannsaka aðstæður í snemma alheimsins í tölvuvél á atómstigi," sagði Zohreh Davoudi, dósent í eðlisfræði við háskólann í Maryland og meðlimur rannsóknarteymisins. "Jafnvel minnstu innsýn úr eðlisfræðilíkani sem er úr jafnvægi mun leiðbeina okkur í framtíðinni".phys+1