自然:最新量子计算机能够模拟宇宙诞生之初情景 正负电子对

邓文龙

作者：Rainer Blatt

来源：《自然》

发布时间：2016/7/12 22:42:42

最新量子计算机能够模拟宇宙诞生之初的情景



最新量子计算机能够模拟宇宙诞生之初的情景

奥地利研究人员通过一台量子计算机能够模拟真空中基本粒子对的形成过程，这项研究或将揭晓宇宙隐藏的秘密。

据生活科学网站报道，量子力学观点认为，看似空荡的宇宙实际充满了幽灵粒子，它们在存在与不存在两种状态之间反复波动。目前，奥地利科学家首次利用量子计算机模拟出“虚拟粒子”，这项研究将有助于揭晓当前宇宙隐藏的秘密，从中子星内核至宇宙大爆炸之后的瞬间变化。

量子力学观点表明，在微观等级上宇宙是一个模糊、超现实的。例如：原子和其它粒子能够以“叠加”的流量状态存在，它们看上去同时反方向旋转，同时也会被纠缠，意味着无论它们彼此相隔多远，都会彼此互相影响。此外，量子力学观点还认为，虚拟粒子对包含着一个粒子和一个反粒子，它们可以在真空中闪烁出现，并且影响周围环境。

量子力学是粒子物理学标准模型的基础，当前粒子物理是所有已知基本粒子的最佳解释，例如：电子和质子的表现。然而，目前仍有许多涉及粒子物理标准模型的未解之谜，例如：是否能够有助于解释暗物质和暗能量之谜，以上两种物质是天文学家无法直接探测到的，但是可以基于引力效应进行推测。

基本粒子之间的相互关系经常被描述为一种规范理论，然而在规范理论中粒子的实时动态是很难被传统计算机计算出来的，除了最简单的情况。因此科学家开始采用量子计算机作为实验设备。

该研究报告合著作者、奥地利理论物理学家克里斯汀-穆斯奇克(Christine Muschik)称，我们采用的量子计算机系统能够更好地理解自然界基本组成成分之间的基本相互作用。从理论上讲，在解决一些特定问题时，量子计算机会比传统计算机更快，因为量子计算机能够同时分析每一种可能的解决方案。

在这项最新研究中，科学家使用四种电磁束缚钙离子制造了一个量子计算机，使用激光脉冲控制和操控这4种量子比特。他们通过这台量子计算机能够模拟出真空虚拟粒子的闪烁现象，每一个量子比特对代表一个虚拟粒子对，尤其是电子和正电子。目前，这项最新研究发表在近期出版的《自然》杂志上。（腾讯科学 悠悠/编译）

http://www.nature.com/nature/jou ... ll/nature18318.html



http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201671222424278539973.shtm