Международная команда физиков провела новаторский эксперимент, смоделировав возможный переход Вселенной из состояния "ложного вакуума" в состояние "истинного вакуума". Это событие, если оно произойдет, может кардинально изменить структуру космоса. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Physics, открывают новые горизонты в понимании квантовой динамики и эволюции Вселенной.
Около 50 лет назад квантовая теория поля предложила, что наша Вселенная может находиться в состоянии ложного вакуума — кажущейся стабильной, но потенциально нестабильной фазе. Если произойдет переход в истинный вакуум, фундаментальные константы Вселенной могут мгновенно измениться, что приведет к ее коллапсу.
Под руководством профессора Златко Папича из Университета Лидса и доктора Яки Водеба из Центра суперкомпьютеров Юлиха команда использовала квантовый алгоритм отжига на устройстве с 5564 кубитами, разработанном компанией D-Wave Quantum Inc. Этот "квантовый холодильник" смоделировал поведение "пузырей" в ложном вакууме, которые могут спровоцировать переход Вселенной в новое состояние.
"Мы говорим о процессе, который может полностью изменить структуру Вселенной. Фундаментальные константы могут измениться мгновенно, и мир, каким мы его знаем, рухнет, как карточный домик", — объясняет профессор Папич. Эксперимент визуализировал формирование и расширение пузырей в ложном вакууме, что напоминает образование пузырьков в охлажденном водяном паре.
Доктор Жан-Ив Десоль, соавтор исследования и постдокторант Института науки и технологий Австрии (ISTA), сравнил это с американскими горками, где только одна долина представляет состояние с наименьшей энергией. "Если эта модель верна, квантовая механика позволит Вселенной в конечном итоге перейти в состояние истинного вакуума, что вызовет катастрофическое событие космического масштаба".
Исследование не только углубляет наше понимание квантовой динамики, но и открывает новые возможности для управления ошибками и решения сложных задач в таких областях, как криптография, материаловедение и вычислительная эффективность. "Эти достижения расширяют границы нашего знания и открывают двери для будущих технологий, которые могут революционизировать множество областей", — заключает доктор Водеб.
Этот эксперимент демонстрирует, что изучение фундаментальных процессов Вселенной не всегда требует многомиллионных экспериментов в крупных ускорителях частиц. Квантовые алгоритмы отжига могут стать настольными лабораториями для исследования космической динамики, открывая новые горизонты для науки и технологий.