Když se řekne kvantová fyzika, většině lidí se vybaví něco mezi tajemnou matematikou a světem, kde logika funguje úplně jinak než tady. Jenže právě v tomhle zvláštním prostředí se objevil postup, který může posunout naše chápání toho, jak vlastně vzniká hmota.

Skupina fyziků totiž představila nový kvantový algoritmus, který dokáže nasimulovat počáteční stavy podobné těm, co vznikají při kolizích částic v obřích urychlovačích. A nejde o další „hračku na pár qubitů“, ale o přístup, který je možné rozšiřovat.

Proč to vůbec řešíme

Aktuálně používaný model sice poskytuje slušný obraz toho, jak se chovají kvarky, gluony a různé síly, které drží svět pohromadě, ale jen do určité chvíle. Jakmile se dostaneme k extrémům - například k hustotám, při kterých by se zastydla i neutronová hvězda - přestávají být rovnice zvládnutelné.

Zdroj: Shutterstock

Právě tady se otevírá prostor pro kvantové počítače. Ty totiž nepočítají „zvenčí“, ale pracují se stejnými principy jako svět, který popisují. Jako kdybychom místo složitého výpočtu nechali samotný systém, aby si problém „prožil“.

Co se podařilo

Nejtěžší částí bylo vždy připravit něco jako výchozí okamžik kolize - ten slavný vakuový stav. Právě ten rozhoduje o tom, jak budou částice vznikat a zanikat. A to je oblast, kde vědci konečně prorazili. Navrhli totiž kvantové obvody, které dokážou tento stav vytvořit v podobě, která se dá dále škálovat.

Postupovali poměrně chytře: nejprve ověřili správnost na malých systémech pomocí klasických počítačů a teprve potom přenesli algoritmus na víc než stovku qubitů. Testy na procesorech IBM dopadly překvapivě dobře - výsledky se shodovaly s teorií s odchylkou v jednotkách procent.

Simulace pak dokázala nejen vytvořit realistické „vakuum“, ale i generovat pulsy hadronů a sledovat jejich chování v čase. A to už zní jako něco, co donedávna uměly jen několikakilometrové tunely plné magnetů a detektorů.