Ранее я уже писал об интересной работе по концепции квантовых симуляций – идеи о создании доступных экспериментальных площадок, которые позволили бы изучать интересные закономерности в сложных физических процессах, трудных для экспериментальных измерений и математического описания.
В качестве примера тут можно привести исследования в области физики элементарных частиц, где для прямых экспериментов мало того, что требуются такие гигантские и дорогие установки как Большой Адронный Коллайдер в ЦЕРНе, но и есть значительные технические проблемы со сбором данных. Численное моделирование таких процессов также представляет собой на сегодняшний день сложное предприятие с использованием суперкомпьютеров. Причем модель процесса приходится довольно сильно огрублять, иначе компьютер будет считать целую вечность без всякой гарантии успеха.
Но можно пойти и другим путем, симулируя квантовые свойства системы взаимодействующих элементарных частиц с помощью массива из холодных ридберговских атомов (это возбужденные водородоподобные атомы очень большого размера), удерживаемых в пространстве лазерным лучом. Причем выдавать ответы такая симуляция будет значительно быстрее и дешевле, нежели традиционная работа с компьютером и прямой натурный эксперимент, в котором полученные данные нужно еще корректно обработать.
В уже упомянутой работе говорилось об одномерном массиве – линии из ридберговских атомов. Теперь можно говорить о двумерном массиве, который удалось реализовать в лаборатории профессора Лукина в Гарварде. При этом ученым из группы статистической физики SISSA - Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati и Международного центра теоретической физики "Абдус Салам" (ICTP) удалось показать, что на таком массиве можно имитировать упрощенную электромагнитную решеточную калибровочную теорию (калибровочные теории лежат в основе описания фундаментальных взаимодействий частиц в природе, в данном случае – электромагнитного взаимодействия). Причем симулируемые системы могут быть настолько большими, что обычными классическими вычислительными методами их просчитать просто невозможно. Кроме того, ученые предложили набор новых экспериментов для моделирования динамики пар частица-античастица и для динамического наблюдения эффектов конфайнмента в калибровочных теориях, а также сформулировали общую стратегию изучения значительно более сложных калибровочных теорий, таких как, например, теории с «неабелевыми калибровочными симметриями», описывающие сильные ядерные взаимодействия.
Захватывающие перспективы, если подумать о круге задач, которые можно будет просчитать. Методика симуляции явно обещает нам эффективный инструмент для того, чтобы значительно развить наше понимание фундамента Природы.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.
