Аннигиляцию частиц впервые наблюдали на квантовом компьютере

Аннигиляцию частиц впервые наблюдали на квантовом компьютере

Физики из Австрии и Германии впервые использовали квантовый компьютер для симуляции взаимодействий элементарных частиц методами решетчатой калибровочной теории. Работа ученых позволяет в режиме реального времени проследить за рождением и уничтожением (аннигиляцией) пары частица-античастица в физическом вакууме. Исследование опубликовано в журнале Nature, кратко о нем сообщает издание EurekAlert!

Ученые провели демонстрацию реакции рождения и уничтожения пары электрон и его античастицы (позитрона) в модели Швингера. Квантовый симулятор состоит из четырех ионов кальция, находящихся в электромагнитной ловушке и контролируемых лазерными импульсами. Каждая пара ионов представляет собой пару частица-античастица.

«Мы используем лазерные импульсы для имитации электромагнитного поля в вакууме. Тогда мы можем наблюдать, как пары частиц создаются квантовыми флуктуациями от энергии поля. Глядя на флуоресценции иона, мы видим, были ли созданы частицы и античастицы. Мы можем изменить параметры квантовой системы, что позволяет наблюдать и изучать динамику создания пары», — отмечает соавтор исследования Эстебан Мартинес.

Основная трудность в проведении исследования заключалась в выборе подходящего квантового протокола. Ученые надеются, что их симуляции окажутся хорошим дополнением к дорогостоящим экспериментам в физике элементарных частиц, в частности, опытам в ЦЕРНе. В дальнейшем физики планируют имитировать квантовую запутанность пары частиц. Впервые идею создания квантового симулятора выдвинул американский физик-теоретик Ричард Фейнман.

Модель Швингера является двумерной. В ней одна координата является пространственной, а вторая — евклидовым временем (обычной временной координатой, над которой совершен виковский сдвиг — умножение ее на мнимую единицу). Продуктом аннигиляции частиц является массивный фотон (который в четырехмерном пространстве-времени должен быть безмассовым). Модель Швингера используется в квантовой теории поля как простой пример, при помощи которого возможно понимание предельных случаев более сложных теорий. Компьютерное моделирование в теории Швингера удобно проводить в рамках решетчатого подхода, в котором пространство-время разбивается на дискретные клетки.

Lenta.ru

Похожие новости:
Ученые смоделировали самый сложный квазикристалл
Американские инженеры смоделировали самую сложную кристаллическую структуру. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Materials, а кратко с ней можно ознакомиться на сайте Мичиганского университета. Наблюдать трехмерную структуру икосаэдрического квазикристалла ученым удалось при помощи компьютерной симуляции ..
2014-12-26 8635 0 Технология
0
Физики соберут квантовый компьютер из ховербордов
Физики из Йельского Университета, Университета Чикаго и Аргоннской Национальной Лаборатории создали устройство, способное считывать количество и, в перспективе, квантовое состояние электронов, левитирующих подобно «ховерборду» над сверхтекучим гелием. Прибор может стать основой для квантового вычислителя, роль кубитов ..
2016-03-22 1467 0 Технология
1
Google позволила заглянуть в свою "квантовую лабораторию"
Google в мае объявила об открытии футуристической лаборатории Quantum Artificial Intelligence Lab (QAIL), которая должна была заняться изучением искусственного интеллекта с применением достижений квантовой физики. В проекте задействован квантовый компьютер, купленный у канадской компании D-Wave. Система, которая выполняет ..
2013-10-12 1364 0 Технология
0
Квантовые компьютеры сымитирут столкновения частиц
По словам теоретиков, в том числе из Национального института стандартов и технологий (NIST), в один прекрасный день физики смогут использовать квантовые компьютеры для изучения внутренней работы Вселенной, которая является запредельной даже самых мощных суперкомпьютеров, сообщает «PC-News.info». Квантовые компьютеры ..
2012-06-4 1308 1 Технология
0
Квантовую телепортацию впервые использовали в фотонном микрочипе
Физикам из Японии и Великобритании впервые удалось реализовать схему квантовой телепортации в устройстве фотонного чипа. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Photonics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Бристольского университета. Традиционно квантовая телепортация для своего ..
2015-04-06 1627 0 Технология
0
Японцы создают компьютер для разработки лекарств против рака
Специалисты из японского Института физико-химических исследований (RIKEN) планируют построить самый быстрый в мире суперкомпьютер, который позволит разрабатывать препараты для борьбы с раком, сообщает во вторник японское издание Japan Daily Press.Компьютер будет использоваться для анализа структуры белков. Новая ..
2014-01-14 1655 0 Технология
0
IceCube посмотрел на нейтрино высоких энергий сквозь Землю
Физики с помощью нейтринного детектора IceCube в Антарктиде впервые смогли проследить за тем, как взаимодействуют с атомами вещества нейтрино высоких энергий — от 6 до 380 тераэлектронвольт. Для этого они использовали в качестве «тормоза» для частиц всю нашу планету. Статья опубликована в Nature.Нейтрино малой энергии очень ..
2017-11-23 3530 0 Технология
0
Учёные вырастили мышцу, способную к регенерации
Ученым Массачусетского технологического института впервые удалось вырастить в лабораторных условиях биоинженерную мышцу, способную к самовосстановлению. Об этом сообщают иностранные СМИ со ссылкой на журнал PNAS. «Для создания мышцы были использованы мышечные волокна, выращенные учеными из миогенных клеток крысы. Чтобы ..
2014-04-03 1462 0 Технология
0
Создан квантовый компьютер в алмазе
Учёные использовали алмаз для того, чтобы изготовить квантовый компьютер. Прежним попыткам создания подобного вычислительного устройства мешало воздействие внешней среды, искажающее вычисления. Теперь же физики из Нидерландов и США нашли решение этой проблемы. Алмаз начал использоваться для квантовых ..
2012-04-9 2531 0 Технология
0
В КНР врачи успешно пересадили роговицу свиньи человеку
Китайские врачи впервые в истории медицины и трансплантологии успешно пересадили человеку глазную роговицу свиньи. Об этом сообщило информационное агентство Синьхуа. Первым пациентом с роговицей свиньи стал 60-летний Ван Синьи. На протяжении многих лет он страдал серьезным заболеванием глазной роговицы ..
2015-12-22 1625 0 Технология
1
Учёным удалось закодировать изображение на биологическом компьютере
Биологами из Израиля и США впервые получено изображение, созданное при помощи ДНК-кодирования. На одном ДНК-чипе учёные спрятали две картинки, дешифровкой которых занимались специально сконструированные молекулы. В широком смысле биологическим компьютером можно считать любой живой организм, однако в данном ..
2012-02-11 1825 0 Технология
0
Ученые создали ионный кристалл как мощнейший компьютер
 Международная группа ученых из Австралии, США и ЮАР добилась революционного прорыва в компьютерной технике, создав ионный кристалл, способный работать как супермощный квантовый компьютер. Как рассказал сегодня один из участников проекта Майкл Бирсик из университета Сиднея, созданное "устройство" представляет собой ..
2012-04-26 2520 0 Технология
0
В ЦЕРНе создали ускоритель элементарных частиц для больниц
Инженеры ЦЕРНа решили приспособить технологию Большого адронного коллайдера (БАК) для практического использования в медицине. Они представили миниатюрный линейный ускоритель длиной 2 метра, пригодный для применения в медицинской визуализации и рентгенографии. О новинке сообщается в пресс-релизе ЦЕРНа. Прибор для больниц построен по модели ..
2015-07-31 3979 0 Технология
0
В Японии научились создавать нервные клетки из кожи
В Японии специалистами создана универсальная методика получения нервных клеток из кожи. Данная разработка сможет помочь, по утверждению исследователей, в будущем лечить людей с повреждениями тканей ЦНС, которые возникают в результате поражений мозга, как головного, так и спинного. О прогрессе ученых ..
2015-05-04 1632 0 Технология
0
Физики собрали квантовый канал связи рекордной длины
Физики впервые создали универсальный канал для работы квантового компьютера. Статья ученых появилась в Scientific American и Nature, а ее краткое изложение приводит Nature News. Новое исследование носило сугубо прикладной характер. Ученые построили канал связи, который связал ..
2012-04-13 1616 0 Технология
0