In einer Ionenfalle erzeugten mehrere Atome plötzlich neue Teilchen – so, als hätte die Leere selbst begonnen, Materie hervorzubringen. Wissenschaftler der Duke University und des Joint Quantum Institute an der University of Maryland brachten ein Quantensystem dazu, einen Prozess zu imitieren, der im Inneren von Collidern und in den ersten Augenblicken nach dem Urknall abläuft.
Das Team unter der Leitung von Christopher Monroe nutzte eine Falle aus mehreren Ionen, um die Dynamik des Aufbrechens von Strings zu modellieren. Zwei verbundene fundamentale Teilchen wurden gedehnt und sammelten Energie an, bis die Verbindung riss und neue Teilchen entstanden. Das Experiment ist in einem Artikel beschrieben, der am 23 September 2026 in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht wurde.
Die Untersuchung wurde gemeinsam mit Kollegen aus Oxford, dem California Institute of Technology, Cornell und der KU Leuven durchgeführt. Dies ist bereits die dritte unabhängige Demonstration desselben Phänomens auf verschiedenen Quantenplattformen, aber die erste – auf einer Ionenfalle, die sich besonders gut für die Modellierung starker Wechselwirkungen eignet.
Man stelle sich zwei Gummifäden vor, die zwischen zwei Punkten gespannt sind: Je stärker man sie dehnt, desto mehr Energie sammelt sich in der Mitte an. Irgendwann reißen die Fäden, und die gesamte angesammelte Energie verwandelt sich in neue Fäden und neue Punkte. Genau so reproduzierte das Quantensystem die Entstehung von Materie aus dem „Nichts“ – ohne jede äußere Teilchenquelle.
Die Ergebnisse zeigen, dass selbst kleine Quantengeräte bereits in der Lage sind, Aufgaben zu lösen, die klassischen Supercomputern nicht zugänglich sind. Sie ebnen den Weg zu einer direkten Modellierung von Prozessen, die in den ersten Sekundenbruchteilen nach dem Urknall abliefen und die bis heute nur in gigantischen Beschleunigern untersucht werden.
Laut Monroe bieten solche Simulationen die beste Plattform zur Untersuchung der Entstehung von Materie, wenn man vom Urknall selbst absieht. Die Arbeit wurde auf echter Quantenhardware durchgeführt und hat das Peer-Review in einer führenden Fachzeitschrift bestanden.
Quantencomputer beginnen, zu einem Instrument der Grundlagenphysik zu werden und nicht nur der Rechentechnik.