За първи път моделираха Вселената на ниво квантова теория на полето

Учени от Австрия и Канада направиха пробив в изследването на Вселената, като я моделираха за първи път на ниво квантова теория на полето. Въпреки че полученият модел е примитивен, той вече демонстрира прилики с реални физически процеси.

Квантовата теория на полето описва всички познати елементарни частици като проявления на съответните квантови полета, взаимодействащи помежду си чрез фундаментални сили – електромагнитни, ядрени, гравитационни и т.н.

Въпреки това пълното моделиране на тези взаимодействия е изключително трудно поради ограничените изчислителни възможности.

Класическите и квантовите компютри имат двоична система за представяне на данни, което затруднява създаването на такива модели заради необходимостта да се вземат предвид огромен брой фактори.

Въпреки че квантовите компютри са по-добри в симулирането на квантови явления, дори те имат ограничен капацитет на qubit.

Решението на този проблем беше използването на многостепенни кубити или кудити. Вместо обикновените двоични кубити, които могат да бъдат само в две състояния, кудитите имат повече състояния (три, четири, пет или повече). Това позволява много по-ефективно кодиране на сложното поведение на квантовите полета.

В експеримента австрийски и канадски учени са използвали qudits с пет отделни състояния.

Още през 2016 г. в университета в Инсбрук бяха проведени симулации на взаимодействия на двойки частица-античастица, но движението им беше ограничено до една права линия.

В новото изследване учените са моделирали процеси в две пространствени измерения за първи път, което е важна стъпка към пълното разбиране на фундаменталните взаимодействия.

В допълнение към поведението на частиците, сега виждаме и магнитни полета между тях, които могат да съществуват само, ако движението на частиците не е ограничено до една ос.

Това ни доближава до по-дълбоко разбиране на природата, отбелязват изследователите.

Това обаче е само началото. Следващата стъпка е моделиране в три пространствени измерения и отчитане на всички фундаментални взаимодействия, по-специално силното ядрено взаимодействие, което осигурява стабилността на атомите и остава една от най-големите мистерии на физиката.