Det senaste genombrottet inom kvantberäkning kan bana väg för komplexa simuleringar som berättar om de tidigaste ögonblicken i universum och därefter.
Ett team av forskare från University of Waterloo, Kanada, hävdar att de har utfört den första simuleringen av baryoner (en mycket komplex typ av subatomära partiklar) på en kvantdator.
För att uppnå detta mål parade forskarna en traditionell dator med en kvantmaskin i molnet och utvecklade från grunden en kvantalgoritm som var tillräckligt resurseffektiv för att systemet skulle kunna ta över arbetsbördan.
Hittills har datorer bara kunnat simulera element som består av baryoner (som är uppbyggda av tre kvarkar), men forskningsrapporten visar att detaljerade kvantsimuleringar med många baryoner är möjliga.
Även om vetenskap är komplex, är den allmänna innebörden denna: Forskare kommer att kunna simulera aspekter av fysiken helt utanför räckhåll för traditionella superdatorer.
Komplexa kvantsimuleringar
Enligt forskarna representerar detta genombrott ett avgörande steg mot att övervinna gränserna för klassisk datoranvändning och förverkliga kvantdatorernas enorma potential.
"Detta är ett viktigt steg framåt: det här är den första baryonsimuleringen i en kvantdator", säger Christine Muschik, fakultetsmedlem vid Institute for Quantum Computing (IQC). "Istället för att bryta upp partiklar i en accelerator kan en kvantdator en dag tillåta oss att simulera dessa interaktioner som vi använder för att studera universums ursprung och mer."
Specifikt kommer forskare att kunna simulera komplexa gittermåttsteorier, som beskriver verklighetens fysik. Så kallade icke-abeliska gauge-teorier skulle vara särskilt intressanta kandidater för kvantsimulering, eftersom de rör materiens stabilitet i universum.
Medan de mest kraftfulla traditionella datorerna är kapabla att simulera enkla icke-abeliska mätteorier, kan bara en kvantdator (som nu har visats) utföra de komplexa simuleringar som krävs för att avslöja universums inre funktion.
"Det som upphetsar oss med dessa resultat är att teorin kan göras mycket mer komplicerad," tillade Jinglei Zhang, en annan IQC-forskare. "Vi kan överväga att simulera materia vid högre densiteter, vilket är bortom kapaciteten hos konventionella datorer. "