За моделиране физиката на високите енергии за пръв път бе използван квантов компютър

Физиците от университета Инсбрук в Австрия и от мюнхенския Технически университет в Германия, за първи път използваха квантово изчислително устройство за моделиране физиката на високите енергии. С помощта на квантов компютър с четири кубита те пресметнаха закономерността за пораждането на двойки електрон-позитрон от флуктуациите на вакуума. Изследването е публикувано в списание Nature.

Учените моделираха процеса, предсказан от квантовата електродинамика – превръщането на електрическото поле в материя във вакуум, при което се образуват двойки частица-античастица – електрони и позитрони.

За изчислително устройство е използван квантов компютър, в който ролята на кубити изпълняват четири йона, намиращи се в оптичен капан. Всеки йон има точно определен спин, който е квантова характеристика и има собствен момент на въртене. Тези въртящи моменти си взаимодействат на квантово ниво и промяната в състоянието на единия йон води до промени в другите.

„Програмата“, написана от учените, е съставена от 100 стъпки на изчисления – милисекундни лазерни импулси. След приключването на програмата са измерени състоянията на йоните, които показват резултатите от квантовите изчисления. Половината йони показаха електрони, а другата половина – позитрони. Потвърди се и едно от предвижданията на квантовата електродинамика: колкото е по-висока енергията на електрическото поле, толкова по-бързо се пораждат двойките електрон-позитрон.

Следва моделиране на сблъскване на тежки ядра – задача, която класическите компютри не могат да решат.