Ricercatori simulano collisioni di particelle su un processore quantistico IBM a 104 qubit

Ricercatori del California Institute of Technology e dell'Università di Washington hanno sviluppato un metodo che consente ai computer quantistici di preparare in modo più efficiente i pacchetti d'onda iniziali — perturbazioni localizzate legate a particelle in movimento — per le simulazioni di collisioni tra particelle. L'approccio è apparso in un articolo pubblicato su Nature Physics. È stato utilizzato per simulare collisioni tra particelle su un processore quantistico contenente 104 qubit, le unità di base dell'informazione quantistica. Phys.org ha riportato il lavoro il 7 ottobre 2026.

Roland C. Farrell, primo autore dell'articolo, ha detto a Phys.org che il team vuole prevedere ciò che accade poco dopo che le particelle vengono fatte collidere in collisori come l'LHC. Ha affermato che le particelle che emergono da queste collisioni offrono informazioni sulle leggi della natura. Farrell ha detto che simulare tali collisioni è ampiamente considerato intrattabile su un computer classico, ma si ritiene che sia efficiente su un computer quantistico.

Secondo l'articolo, uno degli obiettivi dello studio era osservare, in tempo reale, la conversione dell'energia di alcune particelle in collisione nella massa di particelle di nuova produzione. Phys.org ha riportato che questa conversione è una manifestazione diretta dell'equazione di Einstein E = mc², che collega energia (E) e massa (m), con c la velocità della luce. Farrell ha detto che il primo passo consiste nel preparare due particelle ad alta energia, o pacchetti d'onda, che si muovono l'una verso l'altra. Ha detto che gli approcci esistenti rendevano ciò irrealizzabile sull'hardware attuale.

Le simulazioni si basavano su un modello semplificato delle interazioni tra particelle chiamato teoria dei campi di Ising unidimensionale. Il coautore Nikita A. Zemlevskiy ha detto a Phys.org che, dopo aver preparato lo stato iniziale, il sistema viene evoluto nel tempo applicando porte quantistiche che approssimano l'evoluzione hamiltoniana. Ha detto che la produzione di particelle viene identificata misurando proprietà dello stato successivo alla collisione, come la sua densità di energia.

Secondo quanto riportato da Phys.org, utilizzando il nuovo approccio i ricercatori hanno simulato una collisione tra due pacchetti d'onda con particelle leggere su un computer quantistico sviluppato da IBM. A basse energie, la collisione non ha prodotto nuove particelle, e le due particelle leggere si sono allontanate.