Квантовый компьютер помог ученым смоделировать один из сценариев конца Вселенной

Квантовые компьютеры обещают революцию в науке, так как они будут способны решать задачи, недоступные даже самым продвинутым суперкомпьютерам. И хотя эта технология пока находится в зачаточном состоянии, ученые уже нашли ей неожиданное применение — моделирование конца Вселенной.

Команда исследователей под руководством профессора Златко Папича из Университета Лидса использовала квантовый аннилер (специализированный квантовый компьютер для решения задач оптимизации) с 5 564 кубитами для симуляции распада ложного вакуума — одного из возможных сценариев гибели Вселенной. В отличие от классических битов, кубиты способны находиться в нескольких состояниях одновременно (суперпозиция квантовых битов), что позволяет квантовым компьютерам обрабатывать огромное количество информации параллельно.

Согласно квантовой механике, только поля в состоянии минимальной энергии (истинный вакуум) по-настоящему стабильны. Остальные состояния могут быть метастабильными — внешне устойчивыми, но способными к спонтанному распаду. Если, например, поле Хиггса в нашей Вселенной не находится в истинном вакуумном состоянии, оно может спонтанно распасться. Это создало бы расширяющийся космический пузырь, который по мере увеличения радикально менял бы реальность до тех пор, пока вся Вселенная не была бы уничтожена.

Моделирование показало, что этот процесс гораздо сложнее, чем предполагалось ранее. Вместо одного расширяющегося пузыря возникает множество пузырей разного размера, которые взаимодействуют между собой.

«Мы не ожидали такой сложности процесса, — признается Папич. — Размер пузырей влияет на механизмы их взаимодействия, создавая очень сложную эволюционную динамику».

Сейчас команда планирует перейти к двумерному моделированию, а в будущем — к трехмерному, по мере развития технологий.

«Это прекрасный пример того, как новые квантовые технологии помогают нам ответить на фундаментальные вопросы физики, которые оставались нерешенными более полувека», — подчеркивает профессор Папич.

Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.

Читайте также: Просто о сложном: квантовые флуктуации.