イオントラップの中でいくつかの原子が突如として新しい粒子を生み出した。まるで真空そのものが物質を生み始めたかのようだった。デューク大学とメリーランド大学付属統合量子研究所の科学者たちは、量子系を用いて、衝突型加速器の内部やビッグバン直後の一瞬に起こる過程を模擬することに成功した。
クリストファー・モンロー率いるチームは、複数のイオンからなるトラップを用いて弦の断裂のダイナミクスをモデル化した。結合した二つの基本粒子が引き伸ばされてエネルギーを蓄積し、ついには結合が切れて新しい粒子が現れた。この実験は、2026年23月に学術誌Nature Physicsに掲載された論文で報告されている。
この研究はオックスフォード大学、カリフォルニア工科大学、コーネル大学、KU Leuvenの同僚たちとの共同で行われた。同じ現象を異なる量子プラットフォーム上で独立に実証したのはこれで三度目だが、イオントラップを用いたのは初めてであり、イオントラップは強い相互作用のモデル化に特に適している。
二点間に張られた二本のゴムひもを想像してほしい。強く引っ張るほど、中央に多くのエネルギーが蓄積される。ある瞬間にひもが切れ、蓄積されたエネルギーがすべて新しいひもと新しい点に変わる。まさにこのようにして、量子系は「無」からの物質の生成を再現したのである。粒子の外部からの供給は一切なかった。
この結果は、小規模な量子デバイスでさえ、古典的なスーパーコンピューターでは不可能な課題を解く能力をすでに備えていることを示している。ビッグバン直後の一瞬に起こり、これまで巨大な加速器でしか研究されてこなかった過程を直接モデル化する道が開かれる。
モンローによれば、こうしたシミュレーションは、ビッグバンそのものを除けば、物質の生成を研究するための最良のプラットフォームを提供する。この研究は実際の量子機器を用いて行われ、一流誌の査読を経ている。
量子コンピューターは、単なる計算技術ではなく、基礎物理学の道具になりつつある。
