Квантовая теория поля описывает все известные элементарные частицы как проявления соответствующих квантовых полей, взаимодействующих между собой через фундаментальные силы – электромагнитную, ядерную, гравитационную и т.д., объясняет 24 Канал. Однако смоделировать эти взаимодействия в полном объеме чрезвычайно сложно из-за ограниченных вычислительных возможностей.
Читайте на сайте Ученый с украинскими корнями обвинил Microsoft в мошенничестве с Majorana 1
Классические и квантовые компьютеры имеют бинарную систему представления данных, что затрудняет создание подобных моделей из-за необходимости учета огромного количества факторов. Хотя квантовые компьютеры лучше приспособлены для имитации квантовых явлений, даже они имеют ограниченную вместимость кубитов.
Решением этой проблемы стало использование многоуровневых кубитов, или кубитов. Вместо обычных двоичных кубитов, которые могут быть только в двух состояниях, кудиты имеют большее количество состояний (три, четыре, пять и более). Это позволяет значительно эффективнее кодировать сложное поведение квантовых полей. В эксперименте австрийские и канадские ученые применили кудиты с пятью отдельными состояниями.
Еще в 2016 году в Университете Инсбрука проводились симуляции взаимодействия пар частица-античастица, но с ограничением их движения одной прямой линией. У новом исследовании ученые впервые смоделировали процессы в двух пространственных измерениях, что стало важным шагом в направлении к полномасштабному пониманию фундаментальных взаимодействий.
Кроме поведения частиц, теперь мы также видим магнитные поля между ними, которые могут существовать только при условии, что движение частиц не ограничено одной осью. Это приближает нас к более глубокому изучению природы,
– отмечают исследователи.
Однако это только начало. Следующий этап – моделирования в трех пространственных измерениях и учета всех фундаментальных взаимодействий, в частности сильного ядерного взаимодействия, которое обеспечивает стабильность атомов и остается одной из самых больших загадок физики.
Исследователи надеются, что благодаря расширению квантовых вычислительных возможностей можно будет смоделировать еще более сложные физические процессы.