量子計算機有望徹底改變科學的許多不同方面。它們可以解決即使是最強大的超級計算機也無法解決的問題。問題是這些仍在進行中,他們還沒有為這場革命做好準備。但這並不意味著它們沒有具有科學影響力的應用——其中之一與宇宙的終結有關。
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“雖然[量子設備]仍在開發中,但重要的問題是找到一個合適的問題來研究它們。這對經典計算機來說有點困難,但同時也不是太難,這樣這些設備在完全優化之前仍然可以說一些有用的東西,等等,”主要作者教授茲拉特科·帕皮克來自利茲大學的教授告訴 IFLScience。
量子設備使用量子位(量子位),它允許計算從經典的位 0 和 1 選項擴展。 Papic 和他的團隊使用 5,564 量子位的量子退火器來模擬一維假真空衰變,這是宇宙終結的可能場景(如果我們誠實的話,這絕對是我最喜歡的場景)。
在量子力學中,只有處於最低可能狀態(基態或真真空)的場才是真正穩定的。其餘的可以是亞穩態的,這意味著它們看起來很穩定,但它們有可能衰變成真正的穩定狀態。這被稱為假真空衰變。
例如,如果宇宙的希格斯場不處於真正的真空狀態,它可能會自發衰變。這將產生一個不斷膨脹的宇宙氣泡,隨著宇宙變得越來越大,它會改變宇宙,使我們的現實版本消失。整個宇宙最終都會消失。
“關於真空衰變的一個重要問題是,這個過程是如何發生的?如果你能夠放大它並像觀看視頻一樣觀看它,那麼它實際上發生了什麼?本文的主要目標是試圖了解其潛在機制是什麼,”帕皮克教授告訴 IFLScience。
帕皮克將這一過程與過冷水中發生的有趣效果進行了比較,人們可能在下面的視頻中看到過這種效果。水的溫度低於冰點,但只要不受干擾,水就會保持液態。傾倒或撞擊它會使其成核,然後液體變成固體。假真空在原理上有一些相似之處,但模擬顯示這個世界末日要復雜得多。
“我們沒有真正預料到的一件事是,整個過程實際上比你天真的想像或文獻中的人們討論的要復雜得多,”帕皮克告訴 IFLScience。 “你會得到這些不同大小的氣泡,它們的大小實際上會影響它們彼此相互作用的方式。這些氣泡實際上如何演化和碰撞等有一個非常複雜的過程。”
該團隊現在正計劃研究該系統的二維版本,他們希望隨著技術的進步,他們也可以創建三維版本。他們之所以沒有立即開始二維研究,是因為他們仍然需要使用理論模型來驗證結果。在二維中,你必須信任量子設備。
“現在我們擁有了這些新技術,這讓我們非常興奮,而且我們確實有機會利用這些技術來回答一些非常困難的基礎物理問題,”帕皮克教授解釋道。 “這個問題就是一個很好的例子。我的意思是它已經存在了大約半個世紀,眾所周知,這是一個很難用筆和紙回答的問題。但有了這些新技術,我們可能有機會!”
關於這項工作的論文發表在期刊上自然物理學。









