კვარკები პროტონებისა და ნეიტრონების შემადგენელი ფუნდამენტური ნაწილაკებია, თუმცა მათი პირდაპირ დანახვა არ შეგვიძლია. ამასთან, ისინი ყოველთვის წყვილებად, სამეულებად ან უფრო დიდ ჯგუფებად გვხვდება.

თუ წყვილის დაშლას ვცდით, ნაწილაკების გასაცალკევებლად იმდენად დიდი ენერგია დაგვჭირდება, რომ პროცესში დამატებით ორი კვარკი წარმოიქმნება. ახლა მეცნიერებმა ამ პროცესის სიმულირება კვანტური კომპიუტერის დახმარებით შეძლეს.

ამ ფენომენს "სიმის გაწყვეტას" უწოდებენ. კვარკებს ერთმანეთთან ოთხი ფუნდამენტური ძალიდან ერთ-ერთი — ბირთვული ძალა — აკავშირებს და მას სწორედ დაჭიმულ სიმს ადარებენ. თუ სივრცის მცირე უბანში საკმარისი ენერგიაა თავმოყრილი, იქ ახალი ნაწილაკები შეიძლება წარმოიქმნას. შესაბამისად, როცა კვარკებს შორის მანძილი და სისტემის საერთო ენერგია გარკვეულ ზღვარს სცდება, ძლიერი ურთიერთქმედების "გაწყვეტისას" ორი ახალი კვარკი ჩნდება.

ამის შესწავლა მარტივი არაა. კვარკებს ყველაზე მძლავრი ამაჩქარებლების დახმარებით მხოლოდ ირიბად იკვლევენ, რადგან მათი ნელ-ნელა დაშორება და პროცესზე დაკვირვება შეუძლებელია. ამ პრობლემის გადასაჭრელად კვანტური კომპიუტერები შეიძლება გამოსადეგი აღმოჩნდეს.

დიუკის კვანტური ცენტრის (DQC) მკვლევრებმა მომწყვდეულ იონებზე დაფუძნებული კვანტური სიმულატორი გამოიყენეს. იონები ელექტრულად დამუხტული ატომებია, რომლებშიც ზედმეტი ან არასაკმარისი რაოდენობის ელექტრონებია. სიმულატორი 13 ასეთ იონს მოიცავდა, რომელთა გაკონტროლებაც ლაზერებით იყო შესაძლებელი.

მკვლევრებმა სისტემა ისე მოაწყვეს, რომ მას კვარკების "სიმის გაწყვეტის" მოდელი გაეთამაშებინა. შემდეგ სიმულაციის შედეგები ჩვეულებრივი კომპიუტერის დახმარებით გადაამოწმეს და მათი სიზუსტე დაადასტურეს.

მეცნიერების თქმით, კონტროლირებად ლაბორატორიულ გარემოში კვარკების ერთმანეთთან შეკავშირებისა და "სიმის გაწყვეტის" პროცესების სიმულირება მატერიის ფუნდამენტურ დონეზე შესწავლის ახალ შესაძლებლობებს ქმნის. ეს პირველი ნაბიჯია ისეთი კვანტური სიმულაციების შესაქმნელად, რომელთა სირთულეც სუპერკომპიუტერების შესაძლებლობების სრულად გამოვლენის საშუალებას მოგვცემს.

"კვანტური კომპიუტერების სიმულაციები რთული საკითხების, მაგალითად, მატერიის წარმოქმნის, შესასწავლად საუკეთესო პლატფორმას გვთავაზობს, თუ, რა თქმა უნდა, თავად დიდი აფეთქების ხილვის შესაძლებლობას არ ჩავთვლით", — განაცხადა პროფესორმა კრისტოფერ მონრომ.

კვლევა ჟურნალ Nature Physics-ში გამოქვეყნდა.