Bilim insanları, maddenin aşırı koşullar altında nasıl davrandığını simüle ederek evrenle ilgili en derin sorulardan bazılarını yanıtlamak için dev bir adım attı. Parçacık fiziğinin Standart Modeli, temel parçacıkların etkileşimini açıklayan denklemler sunsa da, sistemler aşırı yoğun veya dinamik hale geldiğinde bu denklemleri çözmek en gelişmiş klasik süper bilgisayarlar için bile imkansız hale geliyordu. Ancak kuantum hesaplama, bu engeli aşarak bilim dünyasına yeni bir kapı araladı.
IBM İŞLEMCİLERİ KULLANILDI
Kuantum simülasyonlarındaki en büyük zorluklardan biri olan, maddenin doğru başlangıç halini hazırlama sorunu, bilim insanlarının geliştirdiği ölçeklenebilir kuantum devreleri sayesinde aşıldı. Araştırma ekibi, bu devreleri önce klasik bilgisayarlarda test etti, ardından IBM'in kuantum işlemcilerini kullanarak çok daha büyük sistemlere genişletti. Nükleer fizikçiler, 100'den fazla kübit üzerinde nükleer fiziğin temel özelliklerini başarıyla modelleyerek pratik kuantum simülasyonlarında tarihi bir başarıya imza attı.
EVRENİN GİZEMLERİ ÇÖZÜLÜYOR
Geliştirilen bu ölçeklenebilir kuantum algoritmaları, fizikteki en karmaşık problemlerin üstesinden gelmek için umut verici bir yol sunuyor. Çalışma, atom çekirdeklerindeki kuark ve gluonların davranışını yöneten güçlü etkileşimlere odaklanıyor. Bu simülasyonların, maddenin neden antimaddeden daha fazla olduğu, süpernovaların ağır elementleri nasıl ürettiği ve ultra yüksek yoğunluklardaki maddenin özellikleri gibi kozmik sırların aydınlatılmasına yardımcı olması bekleniyor.
YÜZDE DÜZEYİNDE DOĞRULUK
Araştırmacılar, fiziksel sistemlerin uzunluk ölçeklerindeki simetrileri kullanarak kuantum bilgisayarında yerelleştirilmiş korelasyonlara sahip durumlar hazırladı. Ekip, kuantum bilgisayarından elde edilen sonuçları kullanarak bir parçacık çarpışmasından önceki vakum durumunun özelliklerini yüzde düzeyinde bir doğrulukla belirlemeyi başardı. Ayrıca, yayılımlarını gözlemlemek için zamana bağlı olarak evrimleşen hadron darbeleri de başarıyla simüle edildi.
GELECEĞE İŞ
Bilim insanları, bu yöntemler geliştikçe kuantum simülasyonlarının klasik hesaplamalardan çok daha iyi performans göstereceğini öngörüyor. Bu yeni teknoloji, sadece evrenin temel işleyişine dair yeni bakış açıları sunmakla kalmayacak, aynı zamanda egzotik malzeme türleri de dahil olmak üzere diğer karmaşık sistemlerin modellenmesine de öncülük edecek. Klasik hesaplamanın kapasitesini aşan bu gelişmeler, aşırı koşullarda maddenin dinamiklerini anlamak için bilim dünyasına güçlü bir araç sunuyor.
