量子模拟器再现高能物理“弦断裂”过程

研究人员在量子模拟器上观察到了弦断裂的弦断裂动力学现象,有助于探索与宇宙大爆炸相关的量模问题。图为弦断裂的拟器艺术化表现形式。图片来源:美国杜克大学
科技日报北京9月23日电 (记者张佳欣)美国杜克大学研究团队利用13个囚禁离子组成的再现量子模拟器,再现了高能物理中的高能过程“弦断裂”过程,观测到与粒子-反粒子形成有关的物理动力学。这是弦断裂量子物理领域的一项重要进展,也为理解弦断裂动力学开辟了新途径。量模相关研究23日发表于《自然·物理学》杂志。拟器
在微观世界里,再现夸克是高能过程构成物质的基本粒子,但它们不会单独存在,物理而是弦断裂被束缚在质子、中子等粒子内部。量模夸克的拟器尺度约为原子的十亿分之一,目前还无法直接观测。可以把两个夸克想象成两个被一根绷紧的“弦”连接起来的微小带电粒子。两个夸克越想被拉开,这根“弦”积累的能量就越多。
如果继续拉开,积累的能量最终可能高到足以产生新的粒子。根据爱因斯坦的质能关系式E=mc2,能量可以转化为物质。于是,原本连接两个夸克的“弦”会“断裂”,并在断裂处产生新的粒子,最终形成两对或更多夸克。这一过程被称为“弦断裂”,需要极高能量,通常只发生在大型强子对撞机等极端环境中,或者宇宙大爆炸后的早期阶段。
此次研究中,团队将描述弦断裂的理论模型转化为量子模拟程序,并将其运行在由13个囚禁离子组成的系统中。他们利用激光束精确控制离子之间的相互作用,让离子系统中的能量变化模拟夸克之间“弦”的拉伸和断裂。
随后,团队让这个系统进入一种非平衡状态,并连续观察它随时间发生的变化。实验中,他们观测到了与新粒子产生相对应的有效电荷,并据此重建出了弦断裂的动力学过程。
团队还利用经典计算机进行了模拟,结果与量子模拟器的实验结果一致。不过,随着未来模拟系统规模不断扩大,这类问题的计算量也会迅速增加,经典计算机将越来越难以处理,而量子计算机有望展现优势。
此前,谷歌和QuEra Computing领衔的研究团队已经分别利用超导电路和中性原子量子平台模拟了类似的弦断裂过程。此次研究进一步表明,囚禁离子量子平台也能够用于模拟这类高能物理现象。团队希望,随着量子模拟器能力不断提升,未来能够借助这类设备研究宇宙早期物质演化等复杂问题。
(责任编辑:娱乐)
-
天然线香的香味为什么不浓烈?藏在淡雅背后的真相责编:王小微 时间:2026-09-07 热度:38905
...[详细]
-
智能制造浪潮下,机电一体化作为融合机械、电气、自动化技术的核心专业,成为制造业技能人才培养的核心赛道。2026年,随着数字化、智能化技术的持续渗透,企业对机电一体化人才的需求将更偏向复合型、实操型,这
...[详细]
-
2026保利地暖深耕隐蔽工程领域——以智造技术构建节能舒适采暖体系
随着舒适家居建设不断普及,家装隐蔽工程的系统化、品质化、绿色化升级趋势愈发明显,采暖作为人类居住环境温度调控的核心系统,其管材品质、工艺标准、系统适配性及长效稳定性,成为用户家装选材的核心考量维度。传
...[详细]
-
最近看到一组区域产量数据,把中国煤炭版图这几年的悄悄变化,一次性摆到了台面上。2024年全国原煤产量增量约0.62亿吨。这个数字看着平静,拆开看却很有戏剧性:新疆一家贡献了0.81亿吨增量,内蒙古贡献
...[详细]
-
TE Connectivity推出MS5849系列板载压力传感器
戴好面镜,调整呼吸。随着身体缓缓下潜,阳光逐渐被海水过滤,周围变得安静而深邃。10米、20米、30米……每一次下潜,周围压力都在持续变化。对潜水电脑和潜水腕表来说,如何在有限空间里准确感知这些变化,是
...[详细]
-
糖果、软糖、饼干、饮料……一批批“晋江造”休闲食品从生产车间出发,漂洋过海,销往全球100多个国家和地区。今年以来,晋江休闲食品出口势头强劲,企业扎
...[详细]
-
糖果、软糖、饼干、饮料……一批批“晋江造”休闲食品从生产车间出发,漂洋过海,销往全球100多个国家和地区。今年以来,晋江休闲食品出口势头强劲,企业扎
...[详细]
-
参展背景全球数字贸易博览会数贸会),这是中国唯一以数字贸易为主题的国家级、国际性、专业型展会。第五届已于 2026年9月23日至27日 在杭州大会展中心举办,主题为“在数贸会遇见AI未来”。展会总面积
...[详细]
-
10月14日下午,泉州市政协党组成员庄稼祥带领泉州市政协委员南安活动组来石,开展年度视察活动。南安市政协主席庄国阳参加,石狮市政协党组书记刘艺波陪同。在铭宝巧克力梦幻小镇,视察组一行走进游客服务中心、
...[详细]
-
【《淮南子》的创新理念】核心阅读《淮南子》总结春秋、战国500多年来诸侯割据、战乱不休,特别是秦朝短短灭亡的历史教训,构建适应大一统西汉王朝统治的崭新理论体系,为国家的长治久安提供理论依据。
...[详细]

首节战报:哈登揽11+5詹姆斯9分 火箭33
今起全国自北向南气温回升 10日郑州气温飙至32℃
6月CPI同比继续上涨
亚运首秀拼出一金一铜 晋江剑客杨静雯带伤鏖战显锋芒
女式时尚服装夏季裙子(女式时尚服装夏季裙子图片大全)
