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 8765 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 1794 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 1434 1 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 4091 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 2658 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 1763 0 Технология
0
В Японии построят самый большой в мире коллайдер
Сегодня, 16 декабря, японские СМИ сообщили о том, что в Стране Восходящего Солнца планируется построить самый большой в мире ускоритель заряженных элементарных частиц - коллайдер, - передает ИТАР-ТАСС. Стоимость проекта оценивается в 10 млрд долларов. Как ожидается, строительство нового коллайдера будет завершено ..
2011-12-17 2496 0 Технология
1
Физики предложили в 150 раз сократить длину ускорителя частиц
Американские физики продемонстрировали новую технику управления потоками частиц в будущих ускорителях, позволяющую в 150 раз сократить длину тоннеля установки. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте SLAC (Stanford Linear ..
2014-11-08 1440 0 Технология
0
Ученые задумались о создании графенового лазера
Немецкие ученые с зарубежными коллегами изучили динамику электронов в графене под действием магнитного поля. Их исследование может помочь в создании нового типа лазеров, сообщили авторы в статье, опубликованной в журнале Nature Physics. Графен является одним из основных материалов для исследований ..
2014-11-26 1411 0 Технология
0
МКС решили оснастить лазерной пушкой для уничтожения космического мусора
Международная космическая станция (МКС) может получить лазерную пушку для уничтожения космического мусора. В конечном итоге это могло бы послужить основой для разработки эффективной стратегии защиты околоземной орбиты от антропогенных загрязнений, сообщает Discovery News. Для обнаружения космического мусора ..
2015-05-20 1305 0 Технология
0
Физики создали лазерную катапульту
Британские физики создали устройство, которое позволяет захватывать произвольные заряженные и нейтральные молекулы и атомы и разгонять их до крайне высоких скоростей, что позволяет использовать такие ускорители для изучения свойств антиматерии и других «хрупких» частиц, говорится в статье, опубликованной в журнале ..
2012-05-3 1428 0 Технология
0
Ускоритель частиц испытали как аннигилятор радиоактивных отходов
Европейская исследовательская команда сделала на этой неделе важный шаг на пути к разработке технологий утилизации высокорадиоактивных и долгоживущих ядерных отходов с применением необычной комбинации ядерного реактора и ускорителя частиц. Вчера команда сообщила об успешном испытании исследовательского реактора Гиневра ..
2012-01-23 2040 0 Технология
0
Голландские изобретатели создали «гигантский уличный пылесос»
В Голландии создали установку для очистки уличного воздуха от содержащихся в нем мелких токсичных частиц. Этот гигантский «пылесос» способен втягивать и пропускать через фильтр загрязненный воздух в радиусе до 300 метров. Об этом сообщает The Guardian.Качество окружающего воздуха оказывает важное воздействие ..
2016-10-27 13641 0 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 1738 0 Технология
0
Cоздан первый в мире алгоритм для ДНК-компьютера
Российские ученые создали алгоритм, который позволит созданному в будущем ДНК-компьютеру составлять учебные расписания - одну из непосильных задач для современной техники. Отметим, что речь идет о биохимическом компьютере, который появится в ближайшем будущем. Алгоритм, созданный учеными из Санкт-Петербурга под руководством ..
2014-03-17 1461 0 Технология
0