Las computadoras cuantitativas imitan la creación de las primeras partículas del universo ciencias

En un nuevo paso para comprender el universo de una manera más profunda, los investigadores han logrado usar la computación cuántica para simular el fenómeno de la síntesis de partículas en un «espacio en expansión» a través de la simulación digital. De acuerdo a El estudio publicado En la revista «Scinvak Reports», se utilizaron computadoras cuánticas IBM para implementar esta simulación.

Marco Díaz Makekida, el principal autor del estudio e investigador del Departamento de Física Teórica de la Universidad Independiente de Madrid en España, dijo en declaraciones exclusivas a Al -Jazeera Net, que su trabajo «proporciona una nueva forma de simular la creación de partículas en el universo temprano, permitiendo una comprensión más profunda de los procesos básicos que componen el universo».

Esta simulación es un paso en términos de encontrar una teoría unificada que combina la mecánica cuántica y la relatividad general, que es uno de los desafíos más complejos que enfrentan los físicos. Incluso hoy, no se han logrado intentos de hacerlo.

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Estandarización de la cantidad y la relatividad!

Antes de que Einstein formulara la teoría de la relatividad general, pensamos que la gravedad era solo una fuerza que empuja las cosas entre sí. Pero Einstein vino en un concepto diferente, y dijo que la gravedad es solo una curvatura en el tejido del universo en lo que se conoce como «tiempo espacial», y la gravedad no es un poder del suelo.

Imagina que tienes tela de goma, y ​​cuando pones una pelota pesada en el medio, la tela se dobla alrededor de la pelota. Si pones una bola pequeña al lado, rodará hacia la bola grande debido a esta flexión. Esta es la razón por la cual la luna gira en torno a la tierra, ya que la tierra distorsiona el tejido del espacio -tiempo a su alrededor y hace que la luna se mueva en un camino circular, y esto es lo que se conoce como relatividad general.

Si bien la relatividad general se refiere a grandes cuerpos como planetas y estrellas, la teoría de la mecánica cuántica contrasta en resaltar el micro mundo, como los átomos y las partículas finas.

En este mundo sin descendencia, las leyes de la física son completamente diferentes del mundo de los cuerpos que vemos a quienes nos rodean. En el nivel cuantitativo, imagina que tienes una bola pequeña, pero en lugar de estar en uno de tus bolsillos, ¡puedes estar en todos los pantalones y chaquetas al mismo tiempo! ¡En cada lugar donde pondrás tu mano, encontrarás la pelota a pesar de que es solo uno! Estas son algunas ideas extrañas que nos dicen la mecánica cuántica.

El problema es que cuando los científicos intentan aplicar la mecánica cuántica a la interpretación de la gravedad por parte de Einstein, es decir, la relatividad general, las leyes físicas no funcionan correctamente. La relatividad general dice que la hora espacial continúa y continúa, mientras que la mecánica cuántica dice que todo está en forma de pequeñas unidades como las piezas de LIGO, y cuando los científicos intentaron combinarlos, obtuvieron resultados irracionales.

Por esta razón, los científicos están tratando de encontrar una «teoría unificada» que pueda explicar la gravedad de una manera que se adapte a las leyes de la cuántica, lo que nos ayudará a comprender muchas cosas misteriosas en este universo, como los agujeros negros, la gran explosión, la creación de partículas y otras.

Simulación de capital del universo

En la física de partículas, estamos acostumbrados a que las partículas se crean a través de colisiones de alta energía, y para estos científicos han creado partículas como presente en Serren, pero en la simulación el equipo de investigación realizado solo las partículas se crean debido a la expansión del espacio en sí, que muestra que solo la ingeniería espacial de espacio es capaz de producir el material, que es un concepto intuitivo, y esto requiere su comprensión dentro del marco de la marco de la mecánica cuantía.

Imagine el universo como si un globo expande cuanto más lo sople. Cuando se expande, pueden aparecer nuevas partículas pequeñas como burbujas de aire que de repente aparecen dentro del globo desde el vacío donde se crean las partículas. En este estudio, los investigadores querían comprender cómo aparecían estas partículas, pero esto en realidad no se puede probar, por lo que utilizaron computadoras especiales llamadas «computadoras cuánticas» para crear una simulación de este fenómeno.

Los investigadores han elegido un modelo específico para describir la expansión del universo, y este modelo es similar a un mapa que muestra cómo el universo se expande de la misma manera en todas las direcciones, lo que ayuda a comprender el proceso de crear estas partículas pero sin la necesidad de unificar la cantidad y la relatividad. También utilizaron un tipo especial de partículas que no giran a su alrededor, como bolas muy pequeñas, para ver cómo se forman las partículas cuando el universo se está expandiendo.

Para implementar esta idea, los científicos utilizaron una computadora cuántica fuerte de IBM que contiene 127 piezas pequeñas llamadas «kiubtat», que son unidades de construcción en la computadora cuántica. ¡Estos kibets ayudaron a representar las partículas que aparecen en el universo extendido, que se conocerán en el experimento como el campo cuántico, lo que les dio a los científicos una nueva forma de ver lo que está sucediendo dentro de este misterioso mundo!

Desafío de ruido cuántico

La computación cuantitativa todavía se encuentra en sus primeras etapas, por lo que se encuentra dentro de la cantidad básica «fuerte y tumultuosa» que se llama «, ya que sus operaciones cuánticas se ven afectadas por la confusión y los errores acumulados durante la implementación.

Para abordar este problema, Maida dice: «Utilizamos solo 4 cubos, uno para cada caso posible para el campo cuántico. Pero dado que nuestro circuito cuántico incluía una gran cantidad de puertas cuánticas, errores acumulados durante la implementación. Para resultados confiables, aplicamos técnicas de alivio de errores, que ayudaron a mejorar la precisión de nuestras cuentas».

Y el cubo es la unidad básica de información en la computación cuántica, como lo que es bit es la unidad de información en las computadoras regulares, pero la diferencia es que el pastel puede realizar operaciones simultáneas, y esto hace que las computadoras cuánticas sean más rápidas que tradicionales por una gran diferencia.

Makaida agregó ruido artificial al sistema de manera deliberada y luego midió su efecto hasta que logró alcanzar el estado libre de ruido. Para implementar la simulación, los investigadores han culpado a los casos de campo cuántico a los cubos, con el nivel de emoción a cada caso.

Para comprender cómo los científicos revelan la presencia de partículas, imagine que son como tonos de piano, el tono puede ser bajo, medio o alto. En física, decimos que la partícula está en un estado de emoción cuando tiene energía, y cuanto más energía aumenta su emoción. En esta simulación, los científicos han identificado 4 niveles de emoción, es decir, 4 tonos diferentes para el campo cuántico, y vincularon cada nivel de emoción a una determinada condición dentro de las cibras en la computadora cuántica.

«Una vez que creamos esta relación, dedicamos casos elevados al campo cuántico a cubos específicos en la computadora cuántica», agregó McKeda. Utilizando las técnicas desarrolladas previamente por Carlos Sabine, profesor del departamento de física teórica, que supervisó y participó en él, Makaida logró representar el desarrollo temporal a través de operaciones individuales en los cubos, que dentro del desarrollo de la dinámica del campo cuántico en el universo con precisión.

Los resultados del estudio y su impacto en la cosmología

La simulación mostró éxito en la representación del proceso de creación de partículas en el espacio espacial estable, ya que las expectativas teóricas coincidían. Los resultados indican que la computación cuántica puede ser una herramienta poderosa para simular fenómenos cósmicos. A pesar del gran ruido que apareció en los datos extraídos de la computadora cuántica, la técnica de reducción de ruido ha mejorado la precisión, lo que hace que los resultados sean compatibles con las expectativas teóricas.

Los investigadores esperan que la simulación cuántica digital se convierta en una herramienta importante para estudiar fenómenos cósmicos en el futuro, especialmente con el desarrollo continuo de computadoras cuánticas y mejorar su rendimiento. «Los supervisores del Dr. Sabine ya han utilizado la simulación cuántica digital para estudiar temas como el entrelazamiento gravitacional, las transformaciones de Rendler que explican la evaporación de los agujeros negros y la estructura causal del universo».

Este estudio representa un paso importante hacia el uso de la computación cuántica para comprender fácilmente los uniformes universales a través de las experiencias tradicionales. Si bien la tecnología cuántica aún enfrenta desafíos técnicos, esta investigación muestra su enorme potencial para explorar la naturaleza del universo de manera nueva y sin precedentes.