I computer quantistici sono al limite della rivelazione di una nuova fisica delle particelle

I computer quantistici sono diventati strumenti potenti per studiare alcune delle forze più fondamentali dell’universo – e le più difficili da capire. Due esperimenti li hanno usati per aprire un nuovo modo per atomi e fisica delle particelle.

“Abbiamo un piano così grande in cui alla fine vogliamo fare il calcolo quantistico per la fisica ad alta energia”, Torsten Zate All’Università di Insbrook in Austria. “C’è un forte consenso sul fatto che i computer quantistici su larga scala saranno davvero in grado di risolvere problemi che sono altrimenti infallibili.”

Lui e i suoi colleghi hanno usato un computer quantistico per seguire le particelle eccitate che dovrebbero – che sono con molta energia – si comportano in aree quantistiche, una situazione è simile alle condizioni che sperimentano nell’acceleratore di particelle. Pedram Roushan In Google e i suoi colleghi eseguono una simulazione uniforme su un computer quantistico separato.

Mentre i computer tradizionali di solito possono catturare l’istantanea del comportamento solo delle particelle, una nuova simulazione suggerisce come si comportano nel tempo, un po ‘come fare un film.

Russon afferma che tutto ciò inizia dalle aree quantistiche, che migliora le forze su spazio e particelle. Il suo team voleva simulare il campo elettromagnetico, ma era un’ulteriore sfida per garantire che il campo simulato non fosse solo implementato ovunque, ma anche che colpisca le particelle correttamente colpite quando solo pochi zoom.

I team di Rousseon e Zatey hanno seguito una versione di questa struttura locale, basata sulla semplificazione del modello standard di fisica delle particelle, il nostro miglior principio per tutte le particelle e le forze che ci lavorano.

Lo Zache e i suoi colleghi hanno utilizzato un computer quantistico realizzato con atomi estremamente freddi controllati da laser e impulsi elettromagnetici, prodotti dalla società di calcolo quantistica Quara. Il team russo ha lavorato con il computer quantistico Sycamore di Google, che utilizza piccoli circuiti superconduttori.

Le due squadre hanno seguito le due particelle nell’area quantistica che erano limitate al primo concerto, quindi separate l’una dall’altra. Nello scenario, le particelle si comportano come associate a una stringa di energia che vibra e infine a scattare. All’interno del modello standard, è importante per i quark di frenatura delle corde, che formano il nucleo degli atomi e sono condotti insieme da una forza forte. Questa particella di sostanza e antimateria è importante anche per le coppie.

Mentre i computer tradizionali possono simulare accuratamente questo fenomeno in un esempio nel tempo o quando l’energia è relativamente bassa, possono solo catturare l’intero processo per sistemi molto piccoli. “Per decenni, ci siamo concentrati sulla fisica stabile, ma cosa succede se vuoi una situazione dinamica? Per prima cosa l’abbiamo immaginata”, afferma Rusan.

Ciò che ha visto non è contrario al modello standard e corrisponde alla simulazione tradizionale del computer tra lo stato, ma usando solo un computer quantistico leggermente più grande spingerà questo lavoro in un’area sconosciuta, JD Halim All’Università di Monaco in Germania. Dice che nuovi esperimenti portano il computer quantistico “Neck and Neck” con i migliori computer tradizionali.

Anthony SiaWarela Lawrence Berkeley National Laboratory in California afferma che la rottura delle stringhe per Quarks è il luogo in cui sono le domande teoriche più aperte e, qualche anno fa, il ricercatore potrebbe a malapena usare l’hardware di calcolo quantistico per simulare il processo.

Ma ora, dice Halimeh, il computer quantistico è considerato un “grande attore” per capire cosa sia la particella nel cuore dei colloider.

Quando gli ioni molto energici sono rotti insieme in un collider, producono le precipitazioni dei rilevatori: i dati sono come alcuni frame di un film e i fisici possono usarlo per un ingegnere al contrario che era il primo fotogramma. Ma i computer quantistici possono iniziare con il conflitto e capire cosa succederà dopo, dicono.

“Ci credo pienamente (approccio)”, Zate. “Infine, penso che diventerà un dispositivo che svolgerà un ruolo molto importante.”

Per arrivarci, i ricercatori devono eseguire la loro simulazione in tre su grandi computer quantistici e tre invece di due dimensioni spaziali. Russon afferma che il suo team sta lavorando con le realtà e le limitazioni di alcuni dei migliori computer quantistici attuali e che non esiste un trucco magico che può accelerare rapidamente la loro simulazione, sia il modo in cui i programmi di simulazione sono fatti.

Ma per ora, dicono, una simulazione come queste può anche aiutare i ricercatori a comprendere meno fisica delle particelle, come le particelle eccitate si comportano in materiali quantistici estranei.