В раскалённом сердце умирающей звезды рождается невидимый поток — нейтринный газ. Частицы мчатся сквозь вещество почти без остановки, но когда их плотность огромна, они начинают чувствовать друг друга. Старые расчёты описывали это как толчею в толпе: каждый толчок меняет направление, но связи между прохожими не возникает.
Авторы работы взяли простую модель нейтринного газа и сравнили два подхода. Первый — кинетический, где запутанностью пренебрегают, а столкновения учитывают как случайные пинки. Второй — многочастичный, где все взаимодействия честно просчитываются, и возникает квантовая связь. Разница проявилась и в скорости процессов, и в том, к какому равновесию приходит газ.
Чтобы провести точные расчёты на квантовом компьютере, нужно перевести частицы на язык кубитов. Учёные оценили затраты: для нейтрино они ниже, чем для типичных задач физики частиц, но выше, чем для многих задач квантовой химии. Главный потребитель ресурсов — нестолкновительная часть взаимодействий. Без хитрых методов упаковки данных моделирование остаётся слишком дорогим.
В сверхновой нейтрино уносят 99% энергии взрыва, но поймать их невероятно трудно — сквозь Землю они пролетают, как свет сквозь оконное стекло.
В романе «Солярис» Станислава Лема океан мог управлять квантовыми состояниями частиц — чем не гигантский нейтринный компьютер?