Работа международной команды, опубликованная в журнале Nature, представляет собой важный шаг в изучении физики элементарных частиц. Ученые под руководством Питера Цоллера из Инсбрукского университета совместно с компанией QuEra Computing и рядом американских и европейских научных институтов впервые напрямую наблюдали разрыв струны — ключевой процесс в теории сильного взаимодействия — в управляемой двумерной квантовой системе.
Разрыв струны — это явление, при котором квантовая «нить» между двумя связанными частицами, например, кварком и антикварком, рвется, создавая новую пару частиц. В природе это происходит при экстремальных энергиях, например, в коллайдерах. Воспроизвести это в лаборатории до сих пор было невозможно.
Для моделирования ученые использовали атомы рубидия, помещенные в специальные оптические ловушки, напоминающие геометрию Кагоме. Такая структура позволила создать аналог квантовой хромодинамики, области физики, описывающей взаимодействие кварков и глюонов, носителей сильной силы. Из-за эффекта блокировки, возникающего между возбужденными атомами, модель демонстрировала поведение, близкое к поведению элементарных частиц.
В результате ученым удалось наблюдать разрыв струны в реальном времени. Это стало возможным благодаря контролю за взаимодействиями и положением атомов на платформе нейтральных атомов Aquila. По словам Цоллера, возможность перенести теоретические модели в двумерную экспериментальную среду открывает путь к изучению сложных калибровочных теорий, в том числе неабелевых полей и топологических эффектов.
Возможности квантовых симуляторов продолжают расширяться, и вместе с этим растет интерес к новым способам передачи квантовой информации. Один из таких подходов недавно предложили российские ученые, разработав систему, где кубиты могут не только хранить, но и передавать данные по цепочке, как костяшки домино — об этом вы можете узнать подробнее в этой статье.