Физики из Оксфордского университета использовали гибридный квантовый компьютер, состоящий из кубитов и квантовых осцилляторов, чтобы впервые наблюдать эффект Ааронова–Бома в квантовой симуляции. Этот эффект, предсказанный в 1959 году, заключается в том, что заряженная частица, движущаяся вокруг области с магнитным полем, приобретает измеримую фазу, даже не пересекая само поле. Результаты опубликованы в журнале Nature Physics. Об этом сообщает издание Phys.org.
Эксперимент, начатый в 2022 году под руководством доктора Себастьяна Занера и доктора Оаны Базаван, моделировал калибровочные теории на решётке — математические框架, описывающие взаимодействие материи и калибровочных полей. В такой теории материя находится в узлах решётки, а поля — на связях между ними. С ростом системы такие расчёты становятся всё сложнее для классических компьютеров, поэтому учёные построили физическую систему, ведущую себя аналогично.
В гибридной системе кубиты, закодированные во внутренних состояниях захваченных ионов, представляли калибровочные поля, а квантовые осцилляторы — колебания тех же ионов — материю. Исследователи создали петлю из двух осцилляторов и двух кубитов, а затем запутали кубиты, что соответствовало магнитному потоку, пронизывающему петлю. Это позволило сделать поток динамическим, а не фиксированным, что стало ключевым шагом.
Наблюдая за туннелированием частицы вокруг петли, учёные увидели: без потока частица туннелировала свободно, а с потоком интерференция двух путей подавляла туннелирование полностью. Это экспериментальное подтверждение эффекта Ааронова–Бома в динамической калибровочной теории. В том же номере Nature Physics вышла работа группы из Университета Мэриленда под руководством профессора Норберта Линке, которая независимо смоделировала потенциал Юкавы. Оба исследования демонстрируют потенциал гибридных квантовых архитектур для моделирования фундаментальных взаимодействий.