Но есть проблема: даже самые мощные суперкомпьютеры не справляются с расчетами поведения этих частиц. Тут на помощь приходят квантовые компьютеры.

Обычные компьютеры работают с нулями и единицами. Но квантовые поля — это не просто «включено» или „выключено“. Они могут быть в разных состояниях одновременно, и их взаимодействия слишком сложны для классических вычислений.

Группа физиков из Университета Инсбрука (Австрия) и Университета Ватерлоо (Канада) нашла способ обойти это ограничение. Они использовали квантовый компьютер нового типа — не на кубитах (которые могут быть 0 или 1), а на кудитах (могут принимать несколько значений).

Почему это важно

• Раньше моделировали только одномерные системы (частицы на прямой).
• Теперь ученые смогли смоделировать квантовую электродинамику в двух измерениях — то есть частицы могут двигаться в плоскости, а не только по линии.
• Впервые удалось увидеть магнитные поля между частицами и античастицами — это ключ к пониманию их взаимодействий.

Наш подход позволяет естественно описывать квантовые поля, делая расчеты намного эффективнее, — объясняет Майкл Мет, ведущий автор исследования.

Раньше мы ограничивали частицы движением по прямой. Теперь мы сняли это ограничение — и это огромный шаг вперед, — говорит Кристин Мушик.

Мы не просто наблюдаем частицы — мы видим, как вокруг них возникают магнитные поля. Это приближает нас к разгадке фундаментальных законов природы, — добавляет Мартин Рингбауэр.

Следующая цель — трехмерные модели и сильные ядерные взаимодействия, которые удерживают атомы вместе. Возможно, скоро квантовые компьютеры помогут раскрыть тайны, над которыми ученые бьются десятилетиями.

Ранее ученые сообщили, что квантовые компьютеры ускоряют решение задач с матроидами.