Исследователь из Lawrence Berkeley National Laboratory Энтони Чиаварелла впервые использовал квантовый процессор IBM для моделирования фундаментального процесса квантовой электродинамики – рождения пары частица-античастица под воздействием сильного электрического поля. В эксперименте задействовали 104 из 156 кубитов процессора Heron на платформе IBM Quantum. Доступ к оборудованию предоставили в рамках программы Quantum Computer User Program.

Целью исследования стал процесс разрыва глюонной струны – механизм, при котором связь между кварками разрывается, и рождается новая пара кварк-антикварк. Это явление считается ключевым элементом адронизации, процесса формирования адронов из свободных кварков. Результаты квантовой симуляции согласуются с предыдущими расчетами на классических суперкомпьютерах. При этом модель была намеренно упрощена: расчеты проводились в одном пространственном измерении с ограниченным числом кварков, что не позволяет говорить о полноценной симуляции квантовой хромодинамики.

Чиаварелла рассматривает эту работу как первый шаг к более сложным квантовым симуляциям. По мере развития оборудования и алгоритмов такие методы могут помочь в моделировании процессов, связанных с экспериментами на Большом адронном коллайдере в CERN. «Теория адронизации нам известна, но классические компьютеры не справляются с необходимыми вычислениями. Квантовое оборудование позволит напрямую предсказывать детали процесса, что ускорит поиск новой физики», – отметил исследователь.