Դյուկի քվանտային կենտրոնի ղեկավարած հետազոտական խումբը քվանտային սիմուլյատորի միջոցով դիտարկել է այսպես կոչված «լարի խզման» դինամիկան, որը կապված է մասնիկների և հակամասնիկների առաջացման հետ։ Աշխատանքը հրապարակվել է սեպտեմբերի 23-ին Nature Physics-ում և ցույց է տալիս, թե ինչպես կարող են թակարդված իոններով քվանտային համակարգիչները կիրառվել հիմնարար ֆիզիկայի բարդ գործընթացների ուսումնասիրության համար։
Գիտնականները մոդելավորել են իրավիճակ, երբ նյութի երկու կապված բաղադրիչները հեռանում են միմյանցից, իսկ կապի մեջ կուտակվող էներգիան հասնում է այնպիսի մակարդակի, որ դրա խզման ընթացքում կարող են առաջանալ նոր մասնիկների զույգեր։ Այս գործընթացը կապված է քվարկների վարքագծի հետ, որոնք սովորաբար առանձին վիճակում չեն դիտարկվում և մնում են միմյանց հետ կապված։
Փորձի համար հետազոտողները լարի խզման մոդելը կոդավորել են 13 թակարդված իոններից կազմված շղթայում՝ լազերային ճառագայթներով վերահսկելով դրանց փոխազդեցությունները։ Համակարգը սկզբում բերել են հավասարակշռությունից դուրս վիճակի, այնուհետև հետևել են դրա փոփոխությանը և հայտնաբերել արդյունավետ լիցքերի առաջացումը։
Փորձի արդյունքները համեմատվել են դասական համակարգչով կատարված հաշվարկների հետ, և երկու մոտեցումները համաձայնել են միմյանց։ Թեև այս չափի խնդիրները դեռ հնարավոր է լուծել դասական համակարգիչներով, հետազոտողները ակնկալում են, որ ավելի մեծ ու բարդ քվանտային համակարգերը կարող են հնարավորություն տալ ուսումնասիրելու դասական մեքենաների համար չափազանց բարդ խնդիրներ։
Նմանատիպ լարի խզման մոդելներ վերջերս վերարտադրել են նաև այլ խմբեր՝ օգտագործելով գերհաղորդիչ սխեմաներ և չեզոք ատոմներ։ Տարբեր քվանտային հարթակների արդյունքները հնարավորություն են տալիս համեմատել դրանց հնարավորություններն ու սահմանափակումները։
Այս փորձի հետաքրքիր կողմն այն է, որ հետազոտողները չեն փորձում ուղղակիորեն կրկնել այն ծայրահեղ պայմանները, որոնցում նման գործընթացներ կարող են տեղի ունենալ բնության մեջ։ Փոխարենը նրանք ստեղծել են վերահսկելի քվանտային համակարգ, որի միջոցով հնարավոր է հետևել նույնատիպ դինամիկային և ստուգել տեսական պատկերացումները փորձով։
Այստեղ քվանտային հաշվարկի արժեքը հատկապես տեսանելի է ապագա ավելի մեծ համակարգերի համատեքստում։ Այս փորձի արդյունքները դեռ համեմատելի են դասական համակարգչի հաշվարկների հետ, սակայն հետազոտության նպատակն այնպիսի մոդելների ստեղծումն է, որոնց բարդությունը մեծանալուն զուգահեռ դասական հաշվարկը կդառնա ավելի դժվար։ Միաժամանակ տարբեր հարթակներով ստացված նմանատիպ արդյունքները կարևոր հնարավորություն են տալիս հասկանալու, թե որ տեխնոլոգիական մոտեցումներն են առավել հարմար նման խնդիրների ուսումնասիրման համար։
