צוות מ-TUM, פרינסטון ו-Google Quantum AI השתמש במחשב קוונטי של גוגל כדי לדמות תיאוריות כיול, לחשוף דינמיקה של חלקיקים ו“מחרוזות”, ולהדגים את הפוטנציאל של סימולציות קוונטיות לפיזיקה יסודית.
הכוחות היסודיים שמעצבים את היקום מוסברים בעזרת מודלים תיאורטיים מורכבים. קשה ללמוד אותם. סימולציה מדויקת שלהם גדולה על יכולותיהם של מחשבי-על מסורתיים.
עכשיו מדענים מן האוניברסיטה הטכנית של מינכן (TUM), מאוניברסיטת פרינסטון ומ-Google Quantum AI הראו שמחשבים קוונטיים יכולים להיות כלי עוצמתי לחקירת התחום המאתגר הזה. הם מציעים חלון לדינמיקה של אבני-הבניין הבסיסיות של הטבע.
פרטי המחקר, שפורסמו בכתב העת Nature, מסמנים התקדמות חשובה במחשוב קוונטי. הצוות השתמש ישירות במחשב הקוונטי של גוגל כדי לדמות אינטראקציות יסודיות. העבודה מדגימה את הפוטנציאל של הטכנולוגיה לתגליות עתידיות. הגישה עשויה לעזור לחשוף תובנות עמוקות בפיזיקת חלקיקים, בחומר קוונטי ואף בטבע המרחב והזמן. בלב העבודה עומד היעד להבין טוב יותר את היקום ברמת היסוד, כפי שמתואר במסגרת המתמטית של תיאוריות כיול.
כיתוב תמונה: צוות החוקרים ב-TUM (משמאל): פרופ’ פרנק פולמן, תלמיד המחקר ברנהרד יובסט, פרופ’ מיכאל קנאפּ. קרדיט: TUM
בדיקת חוקי היקום במעבדה
“העבודה שלנו מראה כיצד מחשבים קוונטיים יכולים לעזור לנו לחקור את החוקים היסודיים שמנהלים את היקום,” אומר שותף-המחקר מיכאל קנאפּ, פרופסור לדינמיקה קוונטית קולקטיבית בבית-הספר למדעי הטבע של TUM. “על-ידי סימולציה של האינטראקציות האלה במעבדה נוכל לבחון תיאוריות בדרכים חדשות.”
פדרם רושאן, שותף למחקר מ-Google Quantum AI, מדגיש: “באמצעות כוחו של המעבד הקוונטי חקרנו את הדינמיקה של סוג מסוים של תיאוריית כיול, וצפינו כיצד חלקיקים ו‘מחרוזות’ בלתי-נראות המחברות ביניהם מתפתחים בזמן.”
טיילר קוקרן, המחבר הראשון ותלמיד מחקר בפרינסטון, אומר: “על-ידי כיוונון פרמטרים אפקטיביים במודל יכולנו לשלוט בתכונות המחרוזות. הן יכולות להתנודד בעוצמה, להיות כלואות בחוזקה, ואף להיקרע.” לדבריו, הנתונים מן המעבד הקוונטי חושפים התנהגויות מובהקות של מחרוזות כאלה, שלהן אנלוגים ישירים לפנומנות בפיזיקת אנרגיות-גבוהות. התוצאות מדגישות את הפוטנציאל של מחשבים קוונטיים לקדם גילוי מדעי בפיזיקה היסודית ומעבר לה.
