Квантовий комп’ютер Google, спільно з дослідниками ТУМ і Прінстона, відкриває нові можливості у вивченні фундаментальних законів Всесвіту.
Фундаментальні сили природи, які визначають структуру Всесвіту, описуються калібрувальними теоріями – “математичними структурами, що лежать в основі взаємодій між елементарними частинками”. Їхня складність робить неможливим точне моделювання за допомогою класичних обчислювальних засобів. Проте квантові комп’ютери пропонують якісно новий підхід, здатний долати ці обмеження. Квантовий процесор Google уперше продемонстрував змогу моделювати динаміку таких теорій у лабораторних умовах.
Дослідження, опубліковане в Nature, представляє прорив у сфері квантових обчислень. Команда змогла змоделювати еволюцію взаємодій, що лежать в основі калібрувальних теорій, і спостерігати появу феноменів, аналогічних до тих, що мають місце в реальному Всесвіті. “Наша робота показує, як квантові комп’ютери можуть допомогти нам дослідити фундаментальні правила, які керують нашим Всесвітом”, – зазначив професор ТУМ Міхаель Кнап.
Педрам Рушан з Google Quantum AI наголосив: “Ми вивчали динаміку певного типу калібрувальної теорії і спостерігали, як частинки і невидимі “струни”, що їх з’єднують, еволюціонують з часом”. Ці “струни” є абстрактними утвореннями, які відіграють важливу роль у квантовій хромодинаміці – теорії сильної взаємодії. Їхня поведінка в експерименті дозволила імітувати умови, що спостерігаються у фізиці високих енергій.
Тайлер Кокран із Прінстона пояснив: “Ми могли налаштовувати властивості струн. Вони можуть сильно коливатися, ставати щільно обмеженими або навіть розриватися”. Цей контроль над параметрами дозволяє моделювати складні сценарії, які неможливо досягнути у звичайному експерименті. Отримані результати відкривають шлях до вивчення природи простору, часу та матерії на принципово новому рівні.
Таким чином, квантові обчислення виходять за межі прикладної інформатики і стають інструментом фундаментальної науки. Вони створюють можливість дослідити закони, які керують Всесвітом, не покидаючи меж лабораторії. Квантові процесори можуть стати головним засобом у пошуках відповідей на питання про походження та природу Всесвіту.