摘要：物理学家进行了开创性的模拟，他们说对一个难以捉摸的现象开发了新的灯光，该现象可以决定宇宙的最终命运。...

物理学家进行了开创性的模拟，他们说对一个难以捉摸的现象开发了新的灯光，该现象可以决定宇宙的最终命运。

大约50年前的量子场理论的开创性研究提出，宇宙可能被困在虚假的真空中 - 这似乎是稳定的，但实际上可能处于过渡到更稳定，更真实的真空状态的边缘。尽管这一过程可能会引发宇宙结构的灾难性变化，但专家们同意，预测时间表具有挑战性，但是它很可能发生在天文学上的长时间内，可能会跨越数百万年。

在三个研究机构之间的国际合作中，该团队报告获得了对虚假衰变的宝贵见解 - 与宇宙的起源相关的过程和最小尺度上粒子的行为。这项合作是由利兹大学的Zlatko Papic教授和来自德国ForschungszentrumJülich的Jaka Vodeb博士领导的。

该论文的首席作者教授Papic，利兹物理与天文学理论物理学教授Papic说：“我们在谈论一个过程，宇宙将彻底改变其结构。基本常数可以立即改变，而世界可能会像我们真正需要的纸牌一样崩溃，因为我们真正需要的是该过程。

研究人员说，这项工作标志着理解量子动态的重要一步，为量子计算的未来提供了令人兴奋的可能性及其研究宇宙基本物理学最具挑战性的问题的潜力。

模拟宇宙难题

利兹大学的研究，福尚·森特鲁姆·尤里奇（ForschungszentrumJülich）以及奥地利科学技术研究所（ISTA），着手了解虚假衰变的关键难题 - 其背后的基本机制。他们使用了由D-Wave Quantum Inc.设计的一种5564 Qubit Quantum Nealeler，这是一种量子机来解决复杂的优化问题 - 涉及从一组可能的解决方案中找到最佳解决方案 - 通过利用量子力学系统的独特属性。

在本文（04/02/2025）上发表的自然物理学的论文中，该团队解释了他们如何使用机器模仿虚假真空中的气泡的行为。这些气泡类似于水蒸气中形成的液体气泡，在其露点以下冷却。可以理解，这些气泡的形成，相互作用和扩散将是假真空衰减的触发。

ISTA的博士后研究员Jean-Yves Desaules博士的合着者在利兹大学完成了博士学位，他说：“这种现象可与过山车相媲美，过山车沿着其轨迹沿着其轨迹有几个山谷，但在地面上只有一个“真正的”最低状态。

“如果确实如此，那么量子力学将使宇宙最终隧道隧道到达最低的能量状态或'True'真空，并且该过程将导致灾难性的全球事件。”

量子退火器使科学家能够观察复杂的气泡“舞蹈”，涉及它们的形成，成长和实时相互作用。这些观察结果表明，动态不是孤立的事件 - 它们涉及复杂的相互作用，包括较小的气泡如何影响较大的气泡。该团队说，他们的发现提供了新的见解，即大爆炸后不久可能会发生这种过渡。

尤利希（Jülich）的博士后研究员Vodeb博士的第一作者说：“通过利用大型量子退火器的能力，我们的团队为研究非平衡量子系统和相位过渡打开了大门，这些系统和相位过渡否则很难使用传统的计算方法进行探索。”

量子模拟的新时代

物理学家长期以来一直质疑是否可能发生虚假的真空衰减过程，如果是这样，它将需要多长时间。但是，由于量子场理论的笨拙数学性质，他们在找到答案方面几乎没有取得进展。

团队没有试图解决这些复杂问题，而是着手回答可以使用新可用的设备和硬件来研究的更多简单问题。人们认为这是科学家第一次能够直接模拟和观察到如此大的真空衰变动态的一次。

该实验涉及将5564个QUBITS（量子计算的基本构建块）放入代表错误真空的特定配置中。通过仔细控制系统，研究人员可以触发从虚假到真正的真空的过渡，从而反映了假真空衰减理论所描述的气泡的形成。该研究使用了一维模型，但认为在同一退火器上可以使用3D版本。 D-Wave机器已集成到Juniq，Julich Unified基础架构用于Jülich超级计算中心的量子计算。 JUNIQ提供了科学和行业的访问权限，可以使用最先进的量子计算设备。

PAPIC教授说：“我们正在尝试开发可以进行简单的实验来研究这些事物的系统。宇宙中发生的这些过程的时间尺度很大，但是使用退火器允许我们实时观察它们，因此我们实际上可以看到发生了什么。

“这项令人兴奋的工作将尖端的量子模拟与深厚的理论物理学结合在一起，表明我们要解决一些宇宙最大的奥秘。”

该研究由乌克里工程和物理科学研究委员会（EPSRC）和Leverhulme Trust资助。研究结果表明，对宇宙的起源和命运的见解并不总是需要在专用的高能设施中进行数百万磅的实验，例如CERN的大型强子对撞机。

Papic教授补充说：“拥有这些新工具可以有效地用作台式“实验室”，以了解宇宙中的基本动力学过程是令人兴奋的。”

现实世界的影响

研究人员说，他们的发现突出了量子退火器在解决实践问题远远超出理论物理学的潜力。

研究人员认为，这项研究对宇宙学的重要性除外，对推进量子计算具有实际意义。他们认为，理解虚假真空中的气泡相互作用可能会改善量子系统如何管理错误并执行复杂的计算，从而使量子计算更有效。

Vodeb博士总结说：“这些突破不仅突破了科学知识的界限，而且为未来的技术铺平了道路，这些技术可能会彻底改变加密，材料科学和节能计算等领域。”

EPSRC战略执行董事Kedar Pandya博士说：“好奇心驱动的研究是EPSRC支持的工作的关键部分。该项目很好地证明了这项工作，基本量子物理学的想法与量子计算中的技术进步融合在一起，以帮助回答有关宇宙本质的深入问题。”