Мезон на квантовой сцене экспресс
Внутри протона кварки перетягиваются глюонами, как пружинками. Отпусти один кварк — пружинка натянется и лопнет, породив новый кварк. Так работает сильное взаимодействие, и просчитать его в реальном времени на обычном компьютере почти невозможно: вариантов слишком много, и все они переплетены.
На сцену выходит квантовый компьютер. В этой работе 156 кубитов процессора IBM разыграли поведение частицы на решётке из 60 узлов. Учёные использовали хитрую кодировку — не стали записывать каждую пружинку отдельно, а следили только за готовыми узорами, как художник, который рисует не мазки, а целые фигуры.
В результате на экране возник бегущий мезон — связка кварка и антикварка. Он двигался по решётке и слегка пульсировал, как натянутая струна после щипка. Частоту этой пульсации измерили и сравнили с расчётами на обычных компьютерах. Совпало.
Почему это важно? Сильное взаимодействие управляет миром атомных ядер. Понять его в мельчайших деталях — значит лучше понимать, из чего состоит материя. Обычные компьютеры пасуют перед такими задачами, а квантовые, пусть пока шумные и несовершенные, уже делают первые шаги. И шаги эти — вглубь ядра.
Процессор, на котором шёл расчёт, охлаждается до температуры ниже, чем в открытом космосе — примерно до 15 милликельвинов, это в сто раз холоднее, чем температура реликтового излучения.
В сериале «Разрабы» квантовый компьютер используют для симуляции целой вселенной — здесь пока симулируют одну-единственную частицу, но дорога начинается с первого шага.