Физики воссоздали на квантовом компьютере эффект, который останавливает частицу
Исследователи из Оксфордского университета воспроизвели на гибридном квантовом компьютере эффект Ааронова — Бома. Невидимое магнитное влияние полностью остановило движение смоделированной частицы.
Частице не нужно проходить сквозь магнитное поле, чтобы оно на неё действовало. В 1959 году Якир Ааронов и Дэвид Бом предсказали: заряженная частица, огибающая область с магнитным потоком, получает сдвиг квантовой фазы. Позже эффект подтвердили опыты с электронами.
Работа вышла в Nature Physics. Проект стартовал в 2022 году: Себастьян Санер, Оана Базаван и коллеги моделировали решёточные калибровочные теории на гибридной квантовой системе.
Как устроен эксперимент
Кубиты, закодированные во внутренних состояниях удерживаемых ионов, изображали калибровочные поля, а колебания тех же ионов дали осцилляторы, изображавшие вещество. Из двух осцилляторов (вещество в двух точках) и двух кубитов (поля между ними) собрали простую петлю.
Запутанное состояние кубитов представляло магнитный поток через центр петли. Сначала поток хотели задать как неизменный фон, но оборудованию не хватало возможностей. Как отметил Санер, самым интересным шагом стало встроить поток в поле, которое «само динамично».
Что показал результат
Без потока частица свободно туннелировала по петле. С потоком у двух возможных путей изменились квантовые фазы, они интерферировали деструктивно и погасили друг друга. Туннелирование полностью подавилось: частица осталась в исходном состоянии.
Одновременно вышла работа Мэрилендского университета под руководством Норберта Линке, где моделировали потенциал Юкавы. По мнению авторов, такие компьютеры могут стать инструментом для изучения взаимодействий, которые трудно рассчитать на обычных машинах.