RW Space

Впервые ученые провели эксперимент по квантовым вычислениям для изучения динамики червоточин, то есть кратчайших путей сквозь пространство-время, позволяющих обойти пределы космической скорости, установленные теорией относительности.

Червоточины традиционно являются объектом исследования. научная фантастика, начиная от безумной поездки Джоди Фостер в «Контакте» и заканчивая захватывающими дух поворотами сюжета в «Интерстеллар». Но исследователи, стоящие за экспериментом, о которых сообщалось в выпуске журнала Nature от 1 декабря, надеются, что их работа поможет физикам изучить это явление по-настоящему.

«Мы нашли квантовую систему, которая демонстрирует ключевые свойства гравитационная червоточина, но она достаточно мала, чтобы ее можно было реализовать на современном квантовом оборудовании», — заявила в пресс-релизе физик Калифорнийского технологического института Мария Спиропулу. Спиропулу, старший автор статьи в Nature, является главным исследователем финансируемой из федерального бюджета исследовательской программы, известной как Каналы квантовой связи для фундаментальной физики.

Не собирайте чемоданы перед Альфой Центавра. просто пока: эта симуляция червоточины не более чем симуляция, аналогичная компьютерной черной дыре или сверхновой.

И физики до сих пор не видят никаких условий, при которых проходимая червоточина действительно могла бы быть создана. Кто-то должен сначала создать отрицательную энергию.

Физик-теоретик из Колумбийского университета Питер Войт предостерег от чрезмерной спешки в ходе исследования.

«Утверждение, что «физики создают «Червоточина» — это просто полная чушь, с огромной кампанией по введению общественности в заблуждение по поводу этого позора, крайне бесполезного для авторитета физических исследований в частности и науки в целом», — написал он в своем блоге, который называется Not Even Wrong.

Основная цель исследования состояла в том, чтобы пролить свет на концепцию, известную как квантовая гравитация, которая стремится объединить теории общей теории относительности и квантовой механики.

Эти две теории проделали большую работу. отличная работа по объяснению того, как работает гравитация и как устроен субатомный мир, соответственно, но они не очень хорошо согласуются друг с другом.

Один из больших вопросов касается того, может ли телепортация через червоточину следовать принципам которые стоят за квантовой запутанностью.

Это квантовое явление лучше не Это было продемонстрировано в реальном мире благодаря исследованию, получившему Нобелевскую премию: оно включает в себя связывание субатомных частиц или других квантовых систем таким образом, чтобы обеспечить то, что Альберт Эйнштейн назвал «призрачным действием на расстоянии».

Спиропулу и ее коллеги, в том числе главные авторы Дэниел Джафферис и Александр Злокапа, создали компьютерную модель, которая применяет физику квантовой запутанности к динамике червоточин.

Их программа была основана на теоретической основе, известной как Модель Сачдева-Е-Китаева, или SYK.

Большой проблемой было то, что программа должна была выполняться на квантовом компьютере. Чип квантовой обработки Sycamore от Google был достаточно мощным, чтобы справиться с этой задачей с помощью традиционных инструментов машинного обучения.

«Мы использовали методы [машинного] обучения, чтобы найти и подготовить простую квантовую систему, подобную SYK. которые могут быть закодированы в современных квантовых архитектурах и сохранят гравитационные свойства», — сказал Спиропулу.

«Другими словами, мы упростили микроскопическое описание квантовой системы SYK и изучили полученную эффективную модель, которая мы нашли в квантовом процессоре».

Исследователи вставили квантовый бит или кубит закодированной информации в одну из двух запутанных систем, а затем наблюдали, как информация появляется из другой системы. С их точки зрения, это было так, как если бы кубит прошел между черными дырами через червоточину.

«Понадобилось очень много времени, чтобы получить результаты, и мы удивили себя результатом», — сказал исследователь из Калифорнийского технологического института. Саманта Дэвис, один из соавторов исследования.

Команда обнаружила, что симуляция червоточин позволяет информации перетекать из одной системы в другую при применении компьютеризированного эквивалента отрицательной энергии, но не при положительной энергии. вместо него применялся. Это соответствует тому, что теоретики ожидают от червоточины в реальном мире.

Поскольку квантовые схемы становятся все более сложными, исследователи стремятся провести более точное моделирование поведения червоточины, что может привести к новым поворотам в фундаментальных теориях.

«Взаимосвязь между квантовой запутанностью, пространством-временем и квантовой гравитацией — один из важнейших вопросов фундаментальной физики и активная область теоретических исследований», — сказал Спиропулу.

«Мы рады сделать этот небольшой шаг к тестированию этих идей на квантовом оборудовании и будем продолжать».

Помимо Джафферис, Злокапа, Спиропулу и Дэвис, авторы Nature статью под названием «Динамика проходимых червоточин на квантовом процессоре» включают Джозефа Ликкена, Дэвида Колхмайера, Николая Лаука и Хартмута Невена.

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.