Исследования на Большом адронном коллайдере
В ноябре журнал Quanta опубликовал статью о ходе исследований на Большом адронном коллайдере (БАК) Европейской организации ядерных исследований (CERN), где ученым удалось обнаружить «волшебные» топ-кварки. Это «волшебство», как объясняется в статье, является частью интересных изменений, происходящих на БАК, поскольку ученые начинают осознавать, насколько полезными могут быть его установки для квантовых вычислений. Коллайдер, которому в сентябре исполнится достаточно лет, чтобы стать избирателем, эволюционирует, помогая исследователям в области квантовой информации наряду с его заявленными целями в области физики и космологии.
Структура Большого адронного коллайдера
Под одной огромной крышей БАК включает в себя сам ускоритель частиц — кольцо диаметром 8,5 километра, а также четыре площадки, где установлены детекторы частиц, такие как ATLAS и CMS, для записи столкновений и изучения частиц. Каждая площадка может поддерживать более одного эксперимента одновременно, и ученые со всего мира зарегистрированы для использования этих мощностей и данных.
Достижения детектора ATLAS
Согласно данным, представленным в статье Quanta, детектор ATLAS привлек внимание общественности благодаря своим достижениям в области наблюдений рекордных квантовых запутываний. Внутри БАК исследователи сталкивают протоны друг с другом, что приводит к образованию топ-кварков и анти-топ-кварков — самых тяжелых известных элементарных частиц. Из-за своей большой массы они рекомбинируются значительно медленнее, чем обычные кварки, а тем временем частицы распадаются, оставляя своеобразный «квантовый след», показывающий, как они были запутаны.
Перспективы квантовых вычислений
Эти исследования позволили ученым продемонстрировать высокую степень запутанности топ-кварков и анти-топ-кварков, что может сделать квантовые компьютеры значительно быстрее традиционных. Квантовые вычисления основаны на концепции квантовых битов, или кубитов, которые могут использоваться вместо традиционных битов для представления данных. В теории, все, что имеет положение «включено» и «выключено», может быть преобразовано в двоичный код для компьютерной логики. Логика компьютера — это просто серия физических ворот, напоминающих выключатели света. Если две точки соединены, «свет» включается, и компьютер может создавать разные потоки информации.
Вызовы и будущее квантовых систем
Однако квантовые системы могут демонстрировать больше, чем просто состояния «включено» и «выключено», благодаря своим сложным состояниям. Ученые проявляют большой интерес к поиску специфических квантовых настроек, которые лучше всего подчеркивают это преимущество. В противном случае нет смысла использовать дорогостоящую, прихотливую квантовую систему, которая требует глубокого охлаждения и использования сверхпроводящих магнитов, все из которых требуют огромного количества энергии. Мы все еще ждем полной конверсии сырьевых материалов в практичные машины, которые могут привести к революции в области квантовых вычислений.
Инвестиции в квантовые технологии
На фоне этого прогресса важно отметить, что по данным исследовательской группы из MIT, квантовые компьютеры, обладающие высокой степенью запутанности, способны решать задачи, недоступные для классических систем, в десятки, а порой и в тысячи раз быстрее. Учитывая растущий интерес к этой области, инвестиции в квантовые технологии только увеличиваются, что позволяет предполагать, что исследования в CERN являются лишь верхушкой айсберга в бурно развивающейся сфере квантовых исследований, обещающей в будущем радикально изменить вычислительные процессы и открывающей новые горизонты в сфере освоения сложных математических задач и моделирования сложных физических процессов.
