Duke komandos mokslininkai kvantiniame kompiuteryje atkūrė Didžiojo sprogimo materijos kūrimą

Duke kvantinio centro tyrėjai panaudojo jonų gaudyklių kvantinį simuliatorių, kad stebėtų stygų nutrūkimo dinamiką – procesą, susijusį su materijos kūrimu pirmosiomis akimirkomis po Didžiojo sprogimo, teigiama trečiadienį žurnale Nature Physics paskelbtame tyrime.eurekalert+1

Eksperimentas imituoja kvantinės lauko teorijos reiškinį, kai dvi suvaržytos fundamentinės dalelės, sujungtos tarsi įtempta styga, yra tempiamos tol, kol sukauptos energijos pakanka spontaniškai sukurti naujas dalelių ir antidalelių poras. Gamtoje šiam procesui reikia ekstremalių sąlygų, kurios randamos tik tokiuose įrenginiuose kaip Didysis hadronų priešpriešinių srautų greitintuvas arba iškart po Didžiojo sprogimo.eurekalert

Kaip tai veikia

Norėdami atkurti šį efektą, komanda užkodavo stygų nutrūkimo modelį į 13 jonų grandinę ir naudojo tiksliai valdomus lazerio spindulius, kad sureguliuotų jų sąveiką, imituodami suvaržytų krūvių ryšio tempimą ir nutrūkimą. Paruošę sistemą pusiausvyros neturinčioje būsenoje ir stebėdami jos evoliuciją, tyrėjai pastebėjo efektyvių krūvių atsiradimą ir rekonstravo gautą dinamiką.phys+1

"Kvantinių kompiuterių simuliacijos suteikia geriausią platformą tirti sudėtingus klausimus, tokius kaip materijos formavimasis, jei nesame matę paties Didžiojo sprogimo", – sakė Christopheris Monroe, Duke ↘ 1.84% universiteto Gilhuly šeimos prezidento vardo elektros ir kompiuterių inžinerijos bei fizikos profesorius, vadovavęs tyrimui.eurekalert

Trijų platformų etalonas

Duke rezultatai papildo panašius Google Alphabet Inc. ↘ 3.58% ir QuEra Computing komandų atradimus, kurios stygų nutrūkimą simulavo atitinkamai superlaidžių grandinių ir neutralių atomų platformose. QuEra komanda, bendradarbiaudama su Insbruko ir Harvardo universitetais, pernai atskirame Nature straipsnyje pranešė apie pirmąjį stygų nutrūkimo stebėjimą dvimatėje kvantinėje simuliacijoje. Kitas Kinijos mokslo ir technologijų universiteto grupės eksperimentas pademonstravo pagrindinį mechanizmą naudojant optinę gardelę.pratt.duke+3

"Tai yra trys platformos, pirmaujančios kvantinės kompiuterijos srityje, todėl tai yra puikus etalonas ir palyginimas kvantinių technologijų bendruomenei", – sakė Monroe.eurekalert

Žvilgsnis į ateitį

Klasikiniai kompiuteriniai modeliavimai, kuriuos komanda atliko kartu su kvantiniu eksperimentu, patvirtino jo tikslumą, tačiau problemų mastui augant, tik kvantiniai kompiuteriai galės susidoroti su skaičiavimais. "Kaip fizikui, neįtikėtinai įdomu tirti ankstyvosios visatos sąlygas atominio lygio skaičiavimo mašinoje", – sakė Zohreh Davoudi, Merilendo universiteto fizikos docentė ir tyrimų komandos narė. "Net menkiausios įžvalgos iš pusiausvyros neturinčio fizikos modelio padės mums ateityje".phys+1