تلاشی مشترک در تحقیقات کوانتومی توسط دانشمندانی از دانشگاه لیدز در بریتانیا، پژوهشگاه یولیخ در آلمان و موسسه علم و فناوری اتریش (ISTA) نوری بر پدیده‌ای گریزان افکنده است که می‌تواند به ما در فهم 'وضعیت خلأ' جهان‌مان کمک کند، بر اساس یک بیانیه مطبوعاتی.
بیشتر تحقیقات کوانتومی بر استفاده از بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها برای پیشبرد قابلیت‌های محاسبه در آینده نزدیک متمرکز است. این همکاری از یک شبیه‌سازی کوانتومی در آزمایش‌های خود استفاده کرد نه برای تولید داده‌های محاسباتی بدون خطا بلکه برای حل مسائل عمیق در فیزیک نظری، که شامل درک وضعیت جهان‌مان و اینکه در نهایت به کجا خواهد رسید، می‌شود.
وضعیت خلأ واقعی
در حدود پنج دهه پیش، دانشمندان نظریه‌پردازی کردند که در حالی که جهان‌مان به نظر پایدار می‌آید، احتمالاً در یک خلأ نادرست گرفتار شده و ممکن است در آستانه انتقال به یک وضعیت خلأ واقعی و پایدارتر باشد.
ژان-ایو دساولس، دکترای پژوهشی در ISTA که در این کار شرکت کرده بود، این را به ترن هوایی با چندین دره میسن دارد که فقط یک وضعیت "واقعی" پایین‌ترین در سطح زمینی دارد. با این حال، او همچنین هشدار داد که مکانیک کوانتومی در نهایت به جهان اجازه می‌دهد به پایین‌ترین انرژی یا وضعیت خلأ "واقعی" خود برسد که یک رویداد فاجعه‌بار خواهد بود.
"ما درباره فرایندی صحبت می‌کنیم که در آن جهان به کلی ساختار خود را تغییر می‌دهد. ثابت‌های بنیادی ممکن است به صورت آنی تغییر کنند و جهان همانطور که می‌دانیم مانند یک خانه کارت‌ها فرو بریزد،" اضافه کرد زلاتکو پاپیچ، استاد فیزیک نظری در دانشگاه لیدز.
کارشناسان باور دارند که شناسایی یک جدول زمانی برای چنین رویدادی چالش‌برانگیز است اما احتمالاً در طی میلیون‌ها سال رخ خواهد داد.
"آنچه واقعاً نیاز داریم آزمایش‌های کنترلی برای مشاهده این فرآیند و تعیین زمان‌بندی‌های آن است،" پاپیچ در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح داد.
شبیه‌سازی کوانتومی
برای یافتن پاسخ‌ها، محققان از یک آنیلر کوانتومی استفاده کردند ــ دستگاهی که برای حل مسائل بهینه‌سازی طراحی شده است. طراحی شده توسط D-Wave Quantum Inc.، آنیلر ۵,۵۶۴ کیوبیت را در یک پیکربندی خاص که خلأ کاذب را نشان می‌دهد قرار داد.
نظریه فروریزش خلأ کاذب بیان می‌کند که انتقال از خلأ کاذب به خلأ واقعی آینه‌ای از تشکیل حباب‌ها خواهد بود. محققان از یک مدل یک‌بعدی برای مشاهده این انتقال استفاده کردند و آنیلر را به زیرساخت متحد محاسبات کوانتومی در یلیخ، یا JUNIQ، متصل کردند تا تحلیل‌ها را انجام دهند.
راه‌اندازی آزمایش شبیه‌سازی به محققان این امکان را داد که "رقص" پیچیده حباب‌ها را مشاهده کنند، از جمله اینکه چگونه آنها شکل می‌گیرند، رشد می‌کنند و تعامل می‌کنند. شبیه‌سازی نشان داد که انتقال شامل تعاملات پیچیده‌ای است و رویدادی مجرد نیست. احتمالاً تعاملات مشابهی اندکی پس از انفجار بزرگ رخ داد که ممکن است به جاده‌هایی برای تحقیقات درباره منشاء جهان‌مان نیز باز کند.
"با استفاده از قابلیت‌های یک آنیلر کوانتومی بزرگ، تیم ما درب را به روی مطالعه سیستم‌های کوانتومی غیریکسان و انتقال فاز باز کرده است که به روش‌های سنتی محاسباتی دشوار هستند،" گفت جاکا وودب، پژوهشگر پسادکتری در پژوهشگاه یلیخ.
این تلاش همچنین نشان می‌دهد که تحقیقات درباره منشأ جهان و سرنوشت آن وابسته به پروژه‌های عظیمی مانند برخورد دهنده هادرونی نیستند و می‌توان با محاسبات کوانتومی از آنها بهره برداری کرد.
"داشتن این ابزارهای جدید که می‌توانند به‌طور مؤثری به عنوان یک 'آزمایشگاه' رومیزی برای درک فرآیندهای دینامیکی بنیادی در جهان خدمت کنند، هیجان‌انگیز است،" پاپیچ در یک بیانیه مطبوعاتی گفت.
یافته‌های تحقیق در مجله Nature Physics منتشر شدند.
