Quantum Computer Voisi Simuloida Maailmankaikkeuden Alkua

{h1}

Tutkijat ovat ensimmäistä kertaa tehneet kehittyneitä koneita, jotka tunnetaan kvanttikoneena, simuloivat kummituksia, jotka vaihtelevat ja poistuvat olemassaolosta.

Kvanttimekaniikka viittaa siihen, että näennäisesti tyhjää tilaa on täynnä aavemaisia ​​hiukkasia, jotka vaihtelevat ja poistuvat olemassaolosta. Ja nyt, tiedemiehet ovat ensimmäistä kertaa tehneet kehittyneitä koneita, jotka tunnetaan kvanttikoneena, simuloivat näitä ns. Virtuaalihiukkasia.

Tämä tutkimus voisi auttaa valaisemaan maailmankaikkeuden piileviä näkökohtia, neutronien tähdistä sydämiin maailmankaikkeuden ensimmäisiin hetkiin Big Bangin jälkeen, tutkijat sanoivat.

Kvanttimekaniikka viittaa siihen, että maailmankaikkeus on sumea, surrealistinen paikka pienimmillään. Esimerkiksi atomit ja muut hiukkaset voivat esiintyä superpositiiveissa tunnetulla fluoksella, missä ne voivat näennäisesti kääntyä vastakkaisiin suuntiin samanaikaisesti, ja ne voivat myös saada sekaisin - mikä tarkoittaa, että ne voivat vaikuttaa toisiinsa välittömästi riippumatta siitä, kuinka kaukana toisistaan ​​erotetaan. Kvanttimekaniikka viittaa myös siihen, että virtuaalisten hiukkasten parit, joista kukin koostuu hiukkasista ja sen antipartikkelista, voivat silmänräpäistä tyhjin tyhjiön sisään ja ulos ja vaikuttaa niiden ympäristöön. [Beyond Higgs: 5 turhia hiukkasia, jotka saattavat kuulla maailmankaikkeudessa]

Kvanttimekaniikka perustuu hiukkasfysiikan standardimalliin, joka on tällä hetkellä paras selitys siitä, miten kaikki tunnetut elementaariset hiukkaset, kuten elektronit ja protonit, käyttäytyvät. Kuitenkin on vielä monia avoimia kysymyksiä hiukkasfysiikan vakiomallista, kuten onko se mahdollista selittää kosmisia mysteerejä, kuten pimeää ainetta ja tummaa energiaa - molempia ei ole havaittu suoraan tähtitieteilijöiltä vaan jotka perustuvat niiden painovoimavaikutuksista.

Elementaaristen hiukkasten välisiä vuorovaikutuksia kuvataan usein niin sanottujen mitta-teorioiksi. Kuitenkin hiukkasten reaaliaikainen dynamiikka mittatekniikoissa on erittäin vaikeaa laskea tavanomaisille tietokoneille, paitsi yksinkertaisimmissa tapauksissa. Tämän seurauksena tutkijat ovat kääntyneet sen sijaan kokeellisiin laitteisiin, joita kutsutaan kvanttikoneiksi.

"Työmme on ensimmäinen askel kohti omaperäisten työkalujen kehittämistä, jotka auttavat meitä ymmärtämään luonnollisten alkeistekijöiden välisiä perustavanlaatuisia vuorovaikutuksia", kertoi Christine Muschik, joka kertoi WordsSideKick.com -lehdessä. Muschik on teoreettinen fyysikko Itävallan tiedeakatemian kvanttioptiikan ja kvantti-informaatiotieteen laitoksella Innsbruckissa, Itävallassa.

Klassiset tietokoneet edustavat tietoja samoina ja nollina - binaariset numerot, jotka tunnetaan nimellä "bitit", symboloivat liikuttamalla transistorit joko päälle tai pois - kvanttimittarit käyttävät kvanttibittejä tai päällekkäisyyksiä, jotka ovat päällekkäisillä osilla - eli ne ovat päällä ja samanaikaisesti. Tämä mahdollistaa qubit suorittaa kaksi laskentaa samanaikaisesti. Periaatteessa kvantti-tietokoneet voisivat työskennellä paljon nopeammin kuin tavalliset tietokoneet tiettyjen ongelmien ratkaisemisessa, koska kvanttikoneet pystyvät analysoimaan kaikki mahdolliset ratkaisut kerralla.

Uusi tutkimus, tutkijat rakensi kvanttikoneen käyttäen neljää sähkömagneettisesti kiinni kalsiumioneja. He valvoivat ja manipuloivat näitä neljää qubitia laserpulsseilla.

Tutkijoiden kvanttikoneella simuloitiin virtuaalihiukkasten ulkonäköä ja katoamista tyhjössä, jossa virtuaalihiukkasten parit - erityisesti elektronit ja positronit - elektronien positiivisesti varautuneita antimateriaaliproteereja edustavia pareja. Laserpulssit auttoivat simuloimaan, kuinka voimakkaat sähkömagneettiset kentät tyhjiössä voivat tuottaa virtuaalihiukkasia, tutkijat sanoivat.

"Tämä on yksi monimutkaisimmista kokeiluista, joita on koskaan tehty kaapattu-ioni-kvanttikoneessa", kertoo Rainer Blatt, kokeellinen fyysikko Itävallan tiedeakatemian kvanttioptiikan ja kvantti-informaation instituutissa Innsbruck, Itävalta, totesi lausunnossaan.

Tämä työ osoittaa, että kvanttiset tietokoneet voivat simuloida korkean energian fysiikkaa - osoittaen, kuinka hiukkaset käyttäytyisivät liian suurilla energiatasoilla, jotta ne olisivat helposti syntyneet maan päällä. "Kokeellisen kvanttitietokantojen kenttä kasvaa hyvin nopeasti, ja monet ihmiset kysyvät, mikä on pienikokoinen kvanttitietokone hyväksi?" kertoi WordsSideKick.com -tiedonsihteerille Esteban Martinez, kokeellinen fyysikko Innsbruckin yliopistossa Itävallassa. "Toisin kuin muut sovellukset, et tarvitse miljoonia kvanttibittejä näiden simulaatioiden tekemiseen, kymmeniä voi olla tarpeeksi sellaisten ongelmien ratkaisemiseksi, joita emme vielä voi hyökätä käyttämällä klassisia lähestymistapoja." [Big Bang to Civilization: 10 Amazing Origin -tapahtumat]

Tutkijoiden kvantti-simulaattori-analyysin ongelma oli yksinkertainen, jotta klassiset tietokoneet laskisivat, mikä osoitti, että kvantti-simulaattorin tulokset vastaavat ennusteita tarkasti. Tämä viittaa siihen, että kvanttisimulaattoreita voitaisiin käyttää monimutkaisempia ulottuma-teoriaongelmia tulevaisuudessa ja koneet voisivat jopa nähdä uusia ilmiöitä.

"Perusperiaatteen kokeilu on ensimmäinen askel kohti pitkän aikavälin tavoitetta kehittää kvantti-simulaattoreiden tulevia sukupolvia, jotka pystyvät käsittelemään kysymyksiä, joihin ei voida vastata," Muschik sanoi.

Periaatteessa työpöydän kvanttimululaattorit voisivat auttaa mallinnettaessa sellaista erittäin korkean energian fysiikkaa, jota tällä hetkellä tutkitaan käyttämällä kalliita atsovärejä, kuten Large Hadron Collider CERN: ssä.

"Nämä kaksi lähestymistapaa täydentävät toisiaan täydellisesti", kertoi lausunnossaan tutkija Peter Zoller, Itävallan tiedeakatemian kvanttioptiikan ja kvantti-informaation instituutin teoreettinen fyysikko Innsbruckissa. "Emme voi korvata hiukkasten törmäyksillä tehtyjä kokeita, mutta kehittämällä kvantti-simulaattoreita voimme ehkä jonakin päivänä ymmärtää nämä kokeilut paremmin."

"Lisäksi voimme tutkia uusia prosesseja käyttämällä kvanttimulointia. Esimerkiksi kokeilussa tutkittiin myös parin luomisen aikana tuotettua partikkelien sekoittumista, mikä ei ole mahdollista partikkelien törmäyksissä", Blatt sanoi lausunnossaan.

Lopulta kvanttimululaattorit voivat auttaa tutkijoita simuloimaan dynaamista dynamiikkaa kuolleiden tähtien sisällä, jotka tunnetaan neutroninauhoina, tai tutkia "kysymyksiä, jotka liittyvät vuorovaikutuksiin erittäin suurilla energiamuodoilla ja korkeilla tiheyksillä, jotka kuvaavat varhaisen maailmankaikkeuden fysiikkaa", Muschik sanoi.

Tutkijat kertoivat havainnoistaan ​​Nature-lehdessä 23. kesäkuuta.

Alkuperäinen artikkeli WordsSideKick.com.


Video Täydentää: Simulated Reality.




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com