Trong bẫy ion, một vài nguyên tử bỗng nhiên sinh ra các hạt mới — cứ như thể chính khoảng không bắt đầu sinh ra vật chất. Các nhà khoa học từ Đại học Duke và Viện Lượng tử Liên hợp thuộc Đại học Maryland đã khiến một hệ lượng tử mô phỏng quá trình diễn ra trong lòng các máy gia tốc va chạm và trong những khoảnh khắc đầu tiên sau Vụ nổ lớn.
Nhóm nghiên cứu do Christopher Monroe dẫn đầu đã sử dụng một bẫy gồm nhiều ion để mô phỏng động lực học của sự đứt gãy dây. Hai hạt cơ bản liên kết bị kéo căng, tích lũy năng lượng cho đến khi liên kết đứt và các hạt mới xuất hiện. Thí nghiệm được mô tả trong bài báo công bố ngày 23 tháng 9 năm 2026 trên tạp chí Nature Physics.
Nghiên cứu được thực hiện phối hợp với các đồng nghiệp từ Oxford, Viện Công nghệ California, Cornell và KU Leuven. Đây đã là lần trình diễn độc lập thứ ba của cùng hiện tượng trên các nền tảng lượng tử khác nhau, nhưng là lần đầu tiên trên bẫy ion — nền tảng đặc biệt phù hợp để mô phỏng các tương tác mạnh.
Hãy tưởng tượng hai sợi dây cao su căng giữa hai điểm: chúng càng bị kéo giãn, năng lượng tích tụ ở giữa càng nhiều. Đến một lúc nào đó, các sợi dây đứt, và toàn bộ năng lượng tích tụ biến thành những sợi dây mới và những điểm mới. Chính theo cách đó, một hệ lượng tử đã tái hiện sự sinh ra vật chất từ «hư vô» — không cần bất kỳ nguồn hạt bên ngoài nào.
Các kết quả cho thấy ngay cả những thiết bị lượng tử nhỏ cũng đã có khả năng giải những bài toán mà siêu máy tính cổ điển không làm được. Chúng mở ra con đường dẫn tới việc mô phỏng trực tiếp những quá trình đã diễn ra trong những phần nhỏ đầu tiên của giây sau Vụ nổ lớn và cho đến nay vẫn chỉ được nghiên cứu trong những máy gia tốc khổng lồ.
Theo lời Monroe, những mô phỏng như vậy mang lại nền tảng tốt nhất để nghiên cứu sự hình thành vật chất, nếu không tính đến chính Vụ nổ lớn. Công trình được thực hiện trên thiết bị lượng tử thực tế và đã qua bình duyệt tại một tạp chí hàng đầu.
Máy tính lượng tử đang bắt đầu trở thành công cụ của vật lý cơ bản, chứ không chỉ của ngành khoa học máy tính.
