Когда два атомных ядра сталкиваются, результат зависит от их энергии и угла разлёта осколков. Обычно такие расчёты требуют огромных вычислительных мощностей, а точность упирается в приближения. Авторы предлагают иной путь: перенести задачу на квантовый компьютер, который естественно описывает квантовую механику.
Идея проста, как игра в бильярд. Начальное состояние — два «шара» (волновых пакета), летящих навстречу. Квантовый компьютер честно просчитывает их эволюцию во времени, как если бы мы снимали фильм о столкновении кадр за кадром. Затем берётся перекрытие между входящими и выходящими пакетами, и преобразование Фурье выдаёт матрицу рассеяния при нужной энергии. Из неё уже получаются сечения упругих и неупругих реакций.
Метод проверен численно на примерах упругого и неупругого рассеяния, результаты совпадают с точными расчётами. Особенно ценно, что подход легко расширяется на системы с большим числом частиц — как только появятся отказоустойчивые квантовые компьютеры, он станет практичным инструментом для ядерной физики и химии.
Оптическая теорема связывает полное сечение рассеяния с амплитудой рассеяния вперёд. Это значит, что, измерив лишь вероятность пролететь без отклонения, можно узнать, насколько часто частицы вообще взаимодействуют.
В сериале «Экспансия» термоядерные двигатели кораблей требуют точного знания ядерных реакций. Квантовые компьютеры могли бы ускорить разработку таких технологий.