Квантовий прорив IBM: симуляція народження частинок із вакууму відкриває нову еру фізики
Світ фундаментальної фізики щойно отримав найпотужніший інструмент. Вперше в історії квантовий комп'ютер IBM — процесор Heron на платформі IBM Quantum — було використано для моделювання одного з ключових процесів квантової електродинаміки: народження пари частинка-античастинка під впливом надсильного електричного поля.
Дослідник із Lawrence Berkeley National Laboratory Ентоні Чіаварелла задіяв 104 із 156 кубітів цього процесора. Доступ до обладнання було отримано в рамках програми Quantum Computer User Program. Йдеться про так званий розрив глюонної струни — механізм, при якому зв'язок між кварками розривається, і на світ з'являється нова пара кварк-антикварк. Цей процес є наріжним каменем адронізації — перетворення вільних кварків і глюонів на стабільні елементарні частинки.
Результати симуляції виявилися вражаючими: вони повністю узгоджуються з попередніми розрахунками, виконаними на класичних суперкомп'ютерах. Однак це лише початок. Важливо розуміти: симуляція була навмисно спрощена. Вона обмежена одним просторовим виміром (модель у 1D) та жорсткими лімітами на кількість кварків. Це не повноцінна квантова хромодинаміка, але безцінна основа для майбутнього.
Чіаварелла розглядає цю роботу як фундамент для значно масштабніших квантових симуляцій. У міру вдосконалення обладнання та алгоритмів такі підходи дозволять з високою точністю моделювати процеси, що відбуваються в експериментах на Великому адронному колайдері (БАК) у ЦЕРН.
«В принципі, теорія, що описує адронізацію, нам відома, але ми не можемо робити прогнози, використовуючи її, тому що обчислення занадто складні для класичного комп'ютера. Однак на квантовому обладнанні ми зможемо безпосередньо передбачати деталі процесу, що відкриє шлях до пошуку нової фізики на колайдерах», — заявив дослідник.
Нагадаю, що ще в червні експерти тестували квантовий процесор IBM Nighthawk на задачах взаємодії нуклона та антинуклона у спрощеній моделі квантової хромодинаміки QCD2. Нинішній успіх — логічне продовження цього тренду.
Мій аналіз: Цей експеримент — не просто демонстрація можливостей квантових обчислень. Це прямий сигнал для всієї криптоіндустрії. Якщо квантові комп'ютери вже сьогодні здатні моделювати найскладніші фізичні процеси, то питання їхнього впливу на криптографію (включаючи алгоритми, що лежать в основі блокчейнів) стає не гіпотетичним, а практичним. Інвесторам та розробникам варто уважно стежити за прогресом IBM — саме тут кується майбутнє, яке може переписати правила гри для всієї цифрової економіки.