In een ionenval brachten enkele atomen plotseling nieuwe deeltjes voort — alsof de leegte zelf materie begon te baren. Wetenschappers van de Duke University en het Joint Quantum Institute van de University of Maryland lieten een kwantumsysteem een proces nabootsen dat plaatsvindt in de binnenste regionen van colliders en in de eerste ogenblikken na de Oerknal.
Het team onder leiding van Christopher Monroe gebruikte een val met meerdere ionen om de dynamica van het breken van snaren te modelleren. Twee verbonden fundamentele deeltjes werden uitgerekt en verzamelden energie, tot de verbinding brak en er nieuwe deeltjes verschenen. Het experiment is beschreven in een artikel dat op 23 september 2026 is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics.
Het onderzoek werd uitgevoerd samen met collega's uit Oxford, het California Institute of Technology, Cornell en KU Leuven. Dit is al de derde onafhankelijke demonstratie van hetzelfde verschijnsel op verschillende kwantumplatforms, maar de eerste op een ionenval, die bijzonder geschikt is voor het modelleren van sterke interacties.
Stel je twee elastiekjes voor die tussen twee punten zijn gespannen: hoe sterker ze worden uitgerekt, hoe meer energie zich in het midden ophoopt. Op een gegeven moment breken de elastiekjes, en alle opgehoopte energie verandert in nieuwe elastiekjes en nieuwe punten. Precies zo reproduceerde het kwantumsysteem het ontstaan van materie uit het «niets» — zonder enige externe bron van deeltjes.
De resultaten tonen aan dat zelfs kleine kwantumapparaten al in staat zijn taken op te lossen die voor klassieke supercomputers onbereikbaar zijn. Ze banen de weg naar directe modellering van processen die zich in de eerste fracties van een seconde na de Oerknal afspeelden en die tot nu toe alleen in gigantische versnellers worden bestudeerd.
Volgens Monroe bieden zulke simulaties het beste platform voor het bestuderen van de vorming van materie, de Oerknal zelf buiten beschouwing gelaten. Het werk is uitgevoerd op echte kwantumapparatuur en heeft peerreview doorstaan in een toonaangevend tijdschrift.
Kwantumcomputers beginnen een instrument van de fundamentele natuurkunde te worden, en niet alleen van de computationele techniek.
