Німецькі науковці математично довели, що Всесвіт може перебувати у стані симуляції

Група фізиків провела унікальну симуляцію на квантовому комп’ютері, яка дозволила спостерігати за гіпотетичним явищем — переходом Всесвіту з так званого «фальшивого вакууму» у більш стабільний «істинний вакуум». Це дослідження не лише наближає науковців до розуміння фундаментальних процесів у космосі, а й відкриває нові перспективи для розвитку квантових технологій.

Теорія фальшивого вакууму передбачає, що наш Всесвіт існує у нестабільному енергетичному стані, який може спонтанно «перемкнутись» на інший — більш стабільний. У такому разі зміняться всі фізичні константи, сили та властивості частинок, а сама структура реальності зазнає миттєвого й катастрофічного перетворення. Хоча на практиці такий перехід імовірний лише через мільйони або мільярди років, дослідники прагнуть зрозуміти його механізм уже зараз.

За допомогою квантового відпаленого комп’ютера D-Wave з 5564 кубітами вчені змогли змоделювати утворення та взаємодію «бульбашок» — зон, де вакуум починає переходити в інший стан. Ці бульбашки нагадують краплі конденсату в перегрітій парі. Дослід показав, як бульбашки утворюються, зростають і впливають одна на одну, що може бути аналогом того, як подібний перехід міг відбуватися після Великого вибуху.

Команда, очолювана професором Златко Папічем з Університету Лідса та доктором Якою Водебом з Forschungszentrum Jülich у Німеччині, вперше продемонструвала динаміку фальшивого вакууму на такому великому квантовому симуляторі. Це не лише дає нові уявлення про ранній Всесвіт, але й демонструє потенціал квантових машин у вирішенні складних завдань, які недоступні класичним суперкомп’ютерам.

Експеримент є прикладом того, як квантові симуляції можуть стати «настільною лабораторією» для дослідження процесів, які зазвичай вимагають колосальних ресурсів на кшталт Великого адронного колайдера. Отримані результати мають не лише фундаментальне значення, а й можуть бути використані для оптимізації квантових алгоритмів, підвищення стабільності обчислень і розвитку нових технологій у сфері криптографії, матеріалознавства та енергоефективної обробки даних.

Статтю з результатами опубліковано 4 лютого 2025 року в журналі Nature Physics. Дослідження підтримали UKRI EPSRC та Leverhulme Trust.