Vesmír, v ktorom žiješ, môže byť len ilúziou. Vedci ho rozložili v laboratóriu a výsledky sú desivé
Nedávna simulácia odhalila, že náš vesmír môže byť menej stabilný, než sa zdá. Jediná kvantová zmena by mohla viesť k jeho kolapsu.
Koncept zániku vesmíru sa v posledných rokoch dostáva do centra pozornosti vďaka prelomovým štúdiám, v ktorých vedci využili kvantový žíhač, čo je špeciálny typ kvantového počítača navrhnutý na riešenie optimalizačných problémov, s 5564 qubitmi na simuláciu potenciálneho kolapsu nášho vesmíru do stabilnejšej formy existencie. Ide o jav známy ako rozpad falošného vákua. Tieto výsledky prinášajú nový pohľad na fundamentálne kvantové procesy a otvárajú dvere k presnejšiemu skúmaniu štruktúry reality, než bolo doteraz možné. Na tému upozornil portál SciTechDaily.
Desivá možnosť: zmena fyzikálnych zákonov v zlomku sekundy
Fyzici sa pustili do simulácie, ktorá skúma otázku, či sa náš vesmír nachádza v takzvanom „falošnom vákuu“, teda v stave, ktorý sa javí ako stabilný, ale v skutočnosti môže byť len dočasný. Podľa tejto hypotézy by vesmír mohol kedykoľvek spontánne prejsť do energeticky stabilnejšieho stavu, označovaného ako „skutočné vákuum“. Takýto prechod by znamenal okamžitú a radikálnu premenu základných síl a elementárnych častíc, čo by mohlo viesť ku kolapsu známej reality. Tento katastrofický scenár by navyše nebolo možné predpovedať ani zastaviť, čo z neho robí jednu z najznepokojujúcejších hypotéz modernej fyziky. Hoci vedci považujú tento scenár v blízkej budúcnosti za veľmi nepravdepodobný, teoreticky by sa mohol odohrať v časovom horizonte miliónov až miliárd rokov.
Vedci pomocou kvantového žíhača so 5564 qubitmi simulovali proces, pri ktorom by sa vesmír mohol „prepadnúť“ zo zdanlivo stabilného stavu (falošného vákua) do energeticky výhodnejšieho pravého vákua. Tento jav by mohol viesť k radikálnej premene reality.
Stačí malá zmena a vesmír sa nenávratne zmení
Medzinárodný tím z University of Leeds, Forschungszentrum Jülich a ISTA sa rozhodol preskúmať mechanizmus falošného rozpadu vákua prostredníctvom kvantovej simulácie. Vedci využili špeciálny typ kvantového počítača – kvantový žíhač od D-Wave Quantum Inc., ktorý je navrhnutý na riešenie komplexných optimalizačných úloh. Kvantový žíhač funguje na princípe hľadania najnižšej energetickej konfigurácie v tzv. energetickej krajine, ktorú určujú interakcie a vlastnosti qubitov. Využíva pritom kvantové javy ako superpozícia a prepojenie (entanglement), čo umožňuje paralelné prehľadávanie obrovského množstva možných stavov a rýchle nájdenie optimálneho riešenia.
V rámci experimentu vedci nakonfigurovali 5564 qubitov do stavu reprezentujúceho falošné vákuum a následne sledovali, ako v tomto systéme vznikajú a interagujú „bubliny“ skutočného vákua. Tieto bubliny sú analogické bublinám, ktoré sa tvoria v prechladenej vodnej pare – predstavujú oblasti, kde došlo k prechodu do stabilnejšieho stavu. Pozorovania ukázali, že vznik, rast a vzájomné pôsobenie týchto bublín je kľúčové pre pochopenie dynamiky falošného rozpadu vákua. Menšie bubliny sa môžu voľne pohybovať a zrážať, zatiaľ čo väčšie rastú na úkor menších, pričom interakcie medzi nimi sú rozhodujúce pre ďalší vývoj systému.
Práca má veľký význam v rámci kozmológie
Významným zistením je, že tieto procesy sa dajú v reálnom čase pozorovať v laboratóriu, čo bolo donedávna možné len v rámci teoretických modelov. Simulácia prebiehala v jednorozmernom modeli, no odborníci predpokladajú, že v budúcnosti bude možné realizovať aj trojrozmerné simulácie, ktoré by ešte lepšie vystihovali reálne kozmologické procesy.
Neprehliadni
Hlbšie pochopenie interakcií kvantových bublín by mohlo viesť k efektívnejšiemu zvládaniu chýb v kvantových systémoch a optimalizácii výpočtových procesov, čo je kľúčové pre budúci rozvoj kvantových technológií. Práca tímu pod vedením profesora Papica a Dr. Vodeba, tak predstavuje významný krok vpred v oblasti kvantových simulácií a kozmológie. Ukazuje sa, že aj bez obrovských urýchľovačov častíc je možné v laboratórnych podmienkach získavať nové poznatky o najhlbších otázkach existencie, od stability nášho vesmíru až po limity kvantového výpočtu.
Komentáre