Учени създадоха „бебешка“ червеева дупка с помощта на квантовия компютър на Google Sycamore 2. В експеримента те
Новите изследвания са първата стъпказа изследване на квантовата гравитация в лабораторията. Когато учените видяха данните, те получиха „паническа атака“, беше толкова впечатляващо, пишат авторите на работата. И ето защо.
Как да създадем "квантова червеева дупка"?
Червееви дупки или червееви дупки сахипотетични тунели в пространство-времето, свързани с черни дупки (BH) в двата края. По своята същност огромната им гравитация осигурява условията за появата на червеева дупка, но симулираната в новия експеримент е малко по-различна. По същество това е модел на „играчка“, базиран на квантова телепортация, която симулира две черни дупки за изпращане на информация през портал.
Гравитацията и квантовият свят се разглеждат историческипротивоположни, различни процеси. Но според изследователите това не е съвсем вярно. Според холографския принцип една теория на гравитацията, която не работи около сингулярностите на черните дупки, може да се обясни с квантовите закони. Така новият експеримент, наред с други неща, променя физиката, свързвайки общата теория на относителността (ОТО) и квантовата механика.
Предсказанията на Айнщайн
Идеята за червееви дупки е предложена за първи път от АлбертАйнщайн и колегата му Нейтън Розен през 1935 г. Тогава те предположиха, че в рамките на общата теория на относителността черните дупки могат да бъдат свързани с мостове, които работят като "портал". Тази теория е опит да се предложи алтернативно обяснение за точките на сингулярност в пространството - ядрата на черните дупки. Там масата безкрайно ще се концентрира в една точка, създавайки толкова мощно гравитационно поле, че пространство-времето се изкривява до безкрайност, унищожавайки уравненията на Айнщайн. Въпреки това, ако това „поведение“ на черните дупки води до образуването на червееви дупки, тогава общата теория на относителността е вярна, смятат учените.
Червейна дупка, която изкривява пространство-времето. Източник: Needpix.com
В същото време, месец преди публикуванетоизвестен документ от 1935 г., Айнщайн, Розен и техният колега Борис Подолски провеждат друго изследване. Тогава те направиха предсказание, което се различаваше от по-късната им работа по общата теория на относителността. То не подкрепи квантовата теория, а по-скоро дискредитира нейните „нелепи заключения“.
Ако правилата на квантовата механика са верни, свойстватадве частици трябва да са неразривно свързани, подчертават учените. Измерването на единия незабавно би повлияло на другия, дори ако са разделени от огромно разстояние. Айнщайн осмива този процес и днес той е известен като квантово заплитане. Ученият го нарече „призрачно действие от разстояние“, намеквайки за неговата нереалност. Оттогава обаче е наблюдаван и използван повече от веднъж от физиците.
Основната грешка на един учен
Въпреки че Айнщайн е направил тези дветеноваторски предсказания, неприязънта му към несигурността и странността на квантовата физика го заслепи. В резултат на това той не направи жизненоважно откритие: общата теория на относителността и квантовата физика може да са свързани, както и двете му предположения. Разделяйки общата теория на относителността от квантовата теория, физиците не са изследвали важна област от науката, в която гравитацията и квантовите ефекти се сблъскват. В резултат на това все още не знаем какво се крие в черните дупки и безкрайно малката точка, в която е била концентрирана Вселената в момента на Големия взрив.
Холографски принцип
Тъй като Айнщайн стигна до задънена улица,Учените се опитаха да създадат "теория на всичко" - да комбинират относителността и квантовия свят. В този процес физиците създадоха много много необичайни теории, една от които е холографският принцип. Според него Вселената е триизмерна холографска проекция на процеси, протичащи върху отдалечена двуизмерна повърхност.
Идеята се заражда в работата на Стивън Хокинг през 70-те годинигодини. След това той формулира очевиден парадокс: ако черните дупки действително излъчват радиация на Хокинг (виртуални частици, които се появяват произволно близо до хоризонта на събитията), те в крайна сметка ще се изпарят. Това нарушава основното правило на квантовата механика, че информацията не може да бъде унищожена. Сега GR и квантовата механика вече не просто изглеждаха несъвместими; Въпреки многото невероятно точни прогнози, те може да са напълно погрешни.
За да решат този проблем, привържениците на теориятаструни, които помириха квантовия свят и общата теория на относителността, постулираха, че информацията в черна дупка е свързана с двуизмерната повърхност на нейния хоризонт на събитията (точката, отвъд която дори светлината не може да излезе поради супергравитацията). Физиците смятат, че информацията за колапс на звезда в черна дупка е била вплетена във флуктуации на повърхността на този хоризонт, преди да бъде кодирана в радиацията на Хокинг и изпратена преди черната дупка да се изпари.
През 90-те години теоретичните физици ЛеонардSusskind и Gerard Hoeft осъзнават, че тази идея трябва да бъде развита (в чест на Susskind един от героите на ситкома „Теория за Големия взрив“ е унищожен). Ако си представите цялата информация за триизмерна звезда на двуизмерен хоризонт на събитията, тогава Вселената (която също има свой разширяващ се хоризонт) също е триизмерна проекция на двуизмерна информация - холограма.
Идеята на художника за информационен портал. Снимка: Needpix.com
От тази гледна точка две разнородни теории – навсъщност едно цяло. Гравитационната кривина на пространство-времето, както всичко останало, което виждаме, е холографска проекция. Появи се в резултат на най-малките взаимодействия на квантовите частици върху нискоразмерната повърхност на далечен хоризонт.
Утвърждаване на идеята
За да тестват тези идеи, физиците са използвалиКомпютър на Google Sycamore 2. Те го заредиха с основен модел на проста холографска вселена, която съдържаше две квантово заплетени черни дупки във всеки край. След като кодираха входното съобщение в първия кубит, учените наблюдаваха как то се превръща в безсмислици (сякаш е било погълнато от първата дупка). И тогава той излетя некриптиран и неповреден в другия край, сякаш беше „изплют“ от втората черна дупка.
Какво следва?
Най-удивителното нещо в експеримента с червеевата дупкане че съобщението е преминало под една или друга форма. Важно е да изглежда напълно непокътнат. Всъщност моделът се държеше като физическа червеева дупка: експериментът показа, че може да се захранва от квантово заплитане.
В същото време информацията премина през мъничкопразнина То беше само няколко пъти по-голямо от най-късото възможно разстояние в природата — дължината на Планк. В бъдеще учените ще разработват по-сложни експерименти и ще ги извършват с по-модерно оборудване. Целта е да се изпращат съобщения на големи разстояния.
Какъв е долният ред?
Аналози на черна дупка в квантоватакомпютрите не са всепоглъщащи чудовища, които се крият в космоса. Учените не са сигурни дали са моделирали черните дупки достатъчно точно и те нарекоха тези квантови компютърни фрактури „възникващи“ черни дупки. Физиците обаче отбелязват, че те „изглеждат като патици, ходят като патици и крякат като патици“. Изглежда, че наистина са патици.
Мащабен теоретичен „скок“ отНе е необходимо да изпращате нещо физическо, като например субатомна частица, през червеева дупка вместо информация. Физиците обаче подчертават, че създаването на истинска мини-черна дупка ще изисква много по-висока плътност на кубитите. Много е трудно да се направи това експериментално. Има още много работа, преди кучето Лайка да бъде изпратено в червеева дупка, както някога го направи в космоса.
Прочетете още:
Яйцето беше изпуснато от космоса: вижте какво се случи с него
Амебата, която яде мозъка, се разпространява в САЩ: има ли опасност за Русия
Вижте как изглежда една жена Тора. Тя е живяла преди 800 години
На корицата: идея на художник за червеева дупка