量子计算机有望彻底改变科学的许多不同方面。它们可以解决即使是最强大的超级计算机也无法解决的问题。问题是这些仍在进行中,他们还没有为这场革命做好准备。但这并不意味着它们没有具有科学影响力的应用——其中之一与宇宙的终结有关。
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“虽然[量子设备]仍在开发中,但重要的问题是找到一个合适的问题来研究它们。这对经典计算机来说有点困难,但同时也不是太难,这样这些设备在完全优化之前仍然可以说一些有用的东西,等等,”主要作者教授兹拉特科·帕皮克来自利兹大学的教授告诉 IFLScience。
量子设备使用量子位(量子位),它允许计算从经典的位 0 和 1 选项扩展。 Papic 和他的团队使用 5,564 量子位的量子退火器来模拟一维假真空衰变,这是宇宙终结的可能场景(如果我们诚实的话,这绝对是我最喜欢的场景)。
在量子力学中,只有处于最低可能状态(基态或真真空)的场才是真正稳定的。其余的可以是亚稳态的,这意味着它们看起来很稳定,但它们有可能衰变成真正的稳定状态。这被称为假真空衰变。
例如,如果宇宙的希格斯场不处于真正的真空状态,它可能会自发衰变。这将产生一个不断膨胀的宇宙气泡,随着宇宙变得越来越大,它会改变宇宙,使我们的现实版本消失。整个宇宙最终都会消失。
“关于真空衰变的一个重要问题是,这个过程是如何发生的?如果你能够放大它并像观看视频一样观看它,那么它实际上发生了什么?本文的主要目标是试图了解其潜在机制是什么,”帕皮克教授告诉 IFLScience。
帕皮克将这一过程与过冷水中发生的有趣效果进行了比较,人们可能在下面的视频中看到过这种效果。水的温度低于冰点,但只要不受干扰,水就会保持液态。倾倒或撞击它会使其成核,然后液体变成固体。假真空在原理上有一些相似之处,但模拟显示这个世界末日要复杂得多。
“我们没有真正预料到的一件事是,整个过程实际上比你天真的想象或文献中的人们讨论的要复杂得多,”帕皮克告诉 IFLScience。 “你会得到这些不同大小的气泡,它们的大小实际上会影响它们彼此相互作用的方式。这些气泡实际上如何演化和碰撞等有一个非常复杂的过程。”
该团队现在正计划研究该系统的二维版本,他们希望随着技术的进步,他们也可以创建三维版本。他们之所以没有立即开始二维研究,是因为他们仍然需要使用理论模型来验证结果。在二维中,你必须信任量子设备。
“现在我们拥有了这些新技术,这让我们非常兴奋,而且我们确实有机会利用这些技术来回答一些非常困难的基础物理问题,”帕皮克教授解释道。 “这个问题就是一个很好的例子。我的意思是它已经存在了大约半个世纪,众所周知,这是一个很难用笔和纸回答的问题。但有了这些新技术,我们可能有机会!”
关于这项工作的论文发表在期刊上自然物理学。









