Квантовый симулятор впервые показал разрыв струны и рождение частиц
Физики из Квантового центра Дьюка впервые увидели на квантовом симуляторе, как рвётся струна и одновременно рождаются пары частиц и античастиц. Статья об этом вышла в журнале Nature Physics 23 сентября, сообщает RuSamara. Об этом сообщает издание ProGorodNSK.ru.
В эксперименте воспроизвели процесс, который называют разрывом струны: два связанных элемента материи разводили, пока энергии не хватило для появления новых частиц. Руководил работой профессор Университета Дьюка Кристофер Монро. Он отметил, что квантовые симуляции — лучший способ изучать образование материи, если сам Большой взрыв наблюдать невозможно.
Кварки — один из самых фундаментальных строительных блоков материи, они входят в протоны и нейтроны и уступают атому примерно в миллиард раз по размеру. Напрямую увидеть отдельный кварк нельзя: обычно они крепко связаны друг с другом. Это можно представить как два маленьких заряженных объекта, между которыми натянута струна: чем сильнее их раздвигают, тем больше энергии накапливается, и в какой-то момент её хватает на создание новых частиц.
Команда Дьюка повторила поведение разрыва струны с помощью ионов, удерживаемых в ловушке. Исследователи закодировали нужную модель в цепочке из 13 ионов, а точно управляемые лазерные лучи настраивали взаимодействие между ними. Первый автор публикации Аринджой Де, ранее учившийся у Монро, назвал это направление очень увлекательным: то, что кварки удерживаются, а струна рвётся в лабораторных условиях, даёт новые возможности для исследования материи на фундаментальном уровне.
Сначала систему перевели в неравновесное состояние, затем следили за её изменениями. Тот же процесс проверили на классической машине — результаты совпали. Ещё несколько коллективов получили сходные данные на других платформах: Google использовала сверхпроводящие схемы, QuEra Computing — нейтральные атомы. Если квантовые системы будут масштабироваться, учёные смогут изучать, как материя вела себя сразу после Большого взрыва.
