Симулираха червеева дупка с помощта на квантов компютър

Изследователи успяха да извършат първата квантова „симулация“ на холографска червеева дупка с помощта на квантов процесор. Те, уви, не създават тунел през времето и пространството, но успяват да изработят квантова система, която се държи досущ като частица, пътуваща през червеева дупка. Този подход би могъл да изиграе ключова роля в опитите ни да преодолеем сегашните предели на физиката.

Червеевата дупка, известна още като мост на Айнщайн-Розен, представлява теоретично решение на Общата теория на относителността - общоприетият в съвременната физика възглед за характера на гравитацията. Знаем обаче, че когато става дума за теории, относителността е ограничена. Тя не се спогажда особено добре с квантовата механика. Установяването на мост между тези две теории е основен фокус на съвременната физика и един от начините, по които това може да се случи, е посредством теория, наречена квантова гравитация.

Холографският принцип е един от основните елементи на квантовата гравитация. По същия начин, по който една холограма използва информация в две измерения, за да придаде 3D форма на даден обект, така и принципът твърди, че в квантовата гравитация е възможно да се разберат по-добре свойствата на триизмерния обект, като се изучат ефектите върху по-нискоизмерната граница. Това може да опрости редица проблеми.

Червеевите дупки са един от тези проблеми. В Общата теория на относителността математиката позволява на червеевите дупки да съществуват. Те обаче се нуждаят от негативна енергия – нещо, което все още не е открито във физиката. Теоретичната работа, която до момента е извършена по отношение на квантовата гравитация, открива сходства между червеевите дупки и процес, наречен квантова телепортация. И, изглежда, е далеч по-лесно да се симулира червеева дупка, когато тя се превърне в холографски обект.

Тази връзка позволява на изследователите да извършат първия тест на квантовата гравитация върху реален квантов компютър – процесорът Google Sycamore. Системата използва девет кюбита – квантови битове, основните информационни единици, използвани за извършване на изчисления в квантовите компютри. Един кюбит е телепортиран през процесора по начин, който е еквивалентен на пътуването му през проходима червеева дупка в две измерения.

„Открихме квантова система, която има ключови свойства на гравитационна червеева дупка, но е достатъчно малка, че да може да се приложи върху днешните квантови хардуери“, казва Мария Спиропулу, физик от Калифорнийския технологичен университет.

"Прилича на патица, ходи като патица, кряка като патица. Това можем да кажем на този етап - имаме нещо, което по отношение на разглежданите свойства изглежда като червейна дупка", каза Ликен. "Тази работа представлява стъпка напред към създаването на по-голяма програма за тестване на квантовата гравитационна физика с помощта на квантов компютър. Тя не замества директните изследвания на квантовата гравитация по същия начин, както други планирани експерименти, които могат да изследват квантовите гравитационни ефекти в бъдеще с помощта на квантово засичане, но предлага мощна тестова среда за упражняване на идеите за квантовата гравитация."

Екипът признава, че начинът, по който е представена червеевата дупка, е приблизителен, но това би могло да помогне бъдещите проучвания на квантовата гравитация. За в бъдеще изследователите планират да подобрят както използвания хардуер, така и теоретичните познания по отношение на симулирания проблем на квантовата гравитация.

Изследването е публикувано в Nature.

Източник: Obekti.bg