Forschung enthüllt Quantenverschränkung zwischen Quarks

Kollisionen hochenergetischer Teilchen erzeugen „Jets“ aus Quarks, Antiquarks oder Gluonen. Aufgrund des sogenannten Confinement-Phänomens können Wissenschaftler Quarks nicht direkt nachweisen. Stattdessen zerfallen die Quarks aus diesen Kollisionen in viele Sekundärteilchen, die nachgewiesen werden können.

Wissenschaftler haben kürzlich die Jet-Produktion mithilfe von Quantensimulationen untersucht. Sie fanden heraus, dass die sich ausbreitenden Jets das Quantenvakuum – den Quantenzustand mit der niedrigstmöglichen Energie – stark verändern. Darüber hinaus behalten die erzeugten Quarks die Quantenverschränkung bei, die Verbindung zwischen Teilchen über Entfernungen hinweg. Dieser Befund wurde veröffentlicht in Briefe zur körperlichen Untersuchungbedeutet, dass Wissenschaftler diese Verschränkung nun in Experimenten untersuchen können.

Das Forschung führten Quantensimulationen durch, bei denen die Veränderung des Vakuums durch die sich ausbreitenden Jets nachgewiesen wurde. Die Simulationen haben auch eine Quantenverschränkung zwischen den Jets ergeben. Diese Verschränkung lässt sich in Kernexperimenten nachweisen. Die Arbeit ist auch ein Fortschritt im quanteninspirierten klassischen Computing. Dies kann zur Schaffung neuer anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise führen.

Kollisionen hochenergetischer Teilchen erzeugen „Jets“ – Quarks, Antiquarks oder Gluonen, die sich durch das Quantenvakuum bewegen. Aufgrund der Eingrenzungseigenschaft starker Wechselwirkungen werden Quarks nie direkt nachgewiesen, sondern fragmentieren stattdessen in viele Sekundärteilchen.

Wissenschaftler haben seit langem erwartet, dass Jets, wenn sie sich durch das begrenzende Quantenvakuum ausbreiten, dieses Vakuum verändern werden. Wissenschaftler haben auch vorgeschlagen, dass das ursprüngliche Quark-Antiquark-Paar zumindest für einige Zeit die Quantenverschränkung beibehalten könnte. Allerdings konnten diese Probleme bisher nicht gelöst werden, da es an geeigneten theoretischen und rechnerischen Werkzeugen mangelte.

Diese Situation hat sich mit der Einführung von geändert Quanten-Computing Methoden.

Diese seit langem bestehenden Probleme der Kernphysik wurden von einem Team von Wissenschaftlern der Stony Brook University und des Brookhaven National Laboratory angegangen, das mit dem Computerunternehmen NVIDIA zusammenarbeitet. Ihre Ergebnisse können experimentelle Arbeiten zur Erkennung von Verschränkungen im Brookhaven National Lab und anderswo anregen.