Duke ekibi kuantum bilgisayarda Büyük Patlama maddesi oluşumunu simüle etti

Duke Kuantum Merkezi'ndeki araştırmacılar, Büyük Patlama'dan sonraki ilk anlarda madde oluşumuyla bağlantılı bir süreç olan sicim kırılma dinamiklerini gözlemlemek için iyon tuzağı tabanlı bir kuantum simülatörü kullandılar. Çalışma Çarşamba günü Nature Physics dergisinde yayınlandı.eurekalert+1

Deney, kuantum alan teorisindeki bir fenomeni taklit ediyor; bu fenomende, gergin bir sicim gibi birbirine bağlı iki hapsedilmiş temel parçacık, depolanan enerji kendiliğinden yeni parçacık-antiparçacık çiftleri üretmeye yetecek kadar geriliyor. Doğada bu süreç, yalnızca Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi tesislerde veya Büyük Patlama'nın hemen sonrasında bulunan aşırı koşulları gerektirir.eurekalert

Nasıl Çalışıyor

Etkiyi yeniden yaratmak için ekip, sicim kırılma modelini 13 hapsedilmiş iyondan oluşan bir zincire kodladı ve aralarındaki etkileşimleri ayarlamak için hassas kontrollü lazer ışınları kullanarak hapsedilmiş yükler arasındaki bağın gerilmesini ve kopmasını taklit etti. Sistemi denge dışı bir durumda hazırlayarak ve evrimini izleyerek, araştırmacılar efektif yüklerin ortaya çıkışını gözlemlediler ve sonuçta ortaya çıkan dinamikleri yeniden yapılandırdılar.phys+1

Araştırmayı yöneten Duke ↘ 1.84% Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği ile Fizik Bölümü'nden Gilhuly Ailesi Başkanlık Seçkin Profesörü Christopher Monroe, "Kuantum bilgisayar simülasyonları, Büyük Patlama'nın kendisine tanık olmanın ötesinde, madde oluşumu gibi karmaşık soruları araştırmak için en iyi platformu sağlıyor" dedi.eurekalert

Üç Platformlu Kıyaslama

Duke'un sonuçları, sırasıyla süper iletken devre ve nötr atom platformlarında sicim kırılmasını simüle eden Google Alphabet Inc. ↘ 3.58% ve QuEra Computing liderliğindeki ekiplerin benzer bulgularına katılıyor. QuEra ekibi, Innsbruck Üniversitesi ve Harvard ile birlikte çalışarak, geçen yıl ayrı bir Nature makalesinde iki boyutlu bir kuantum simülatöründe sicim kırılmasının ilk gözlemini bildirdi. Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi grubunun yaptığı bir başka deney ise optik bir kafes kullanarak temel mekanizmayı gösterdi.pratt.duke+3

Monroe, "Bunlar kuantum hesaplamada öncülük eden üç platform, bu yüzden kuantum topluluğu için güzel bir kıyaslama ve karşılaştırma oldu" dedi.eurekalert

Geleceğe Bakış

Ekibin kuantum deneyiyle birlikte yürüttüğü klasik bilgisayar simülasyonları doğruluğunu teyit etti, ancak problem boyutları büyüdükçe sadece kuantum bilgisayarlar hesaplamaları işleyebilecek. Maryland Üniversitesi'nde fizik doçenti ve araştırma ekibinin bir üyesi olan Zohreh Davoudi, "Bir fizikçi olarak, erken evrenin koşullarını atomik düzeyde bir hesaplama makinesinde araştırmak inanılmaz derecede heyecan verici" dedi. "Denge dışı bir fizik modelinden elde edilen en ufak içgörüler bile gelecekte bize yol gösterecek".phys+1