Forskere har skabt et "baby"-ormehul ved hjælp af Googles kvantecomputer Sycamore 2. I eksperimentet de
Ny forskning er det første skridttil forskning af kvantetyngdekraften i laboratoriet. Da videnskabsmænd så dataene, havde de et "panikanfald", det var så imponerende, skriver forfatterne til værket. Og her er hvorfor.
Hvordan laver man et "kvanteormehul"?
Ormehuller eller ormehuller erhypotetiske tunneler i rum-tid, forbundet med sorte huller (BH) i begge ender. I deres natur giver deres enorme tyngdekraft betingelserne for, at et ormehul kan opstå, men det, der simuleres i det nye eksperiment, er lidt anderledes. I det væsentlige er dette en "legetøjsmodel" baseret på kvanteteleportation, som simulerer to sorte huller for at sende information gennem en portal.
Tyngdekraften og kvanteverdenen er historisk betragtetmodsatte, forskellige processer. Men ifølge forskere er dette ikke helt rigtigt. Ifølge det holografiske princip kan en teori om tyngdekraften, der ikke fungerer uden om sorte huls singulariteter, forklares med kvantelove. Således ændrer det nye eksperiment blandt andet fysikken og forbinder den generelle relativitetsteori (GR) og kvantemekanik.
Einsteins forudsigelser
Ideen om ormehuller blev først foreslået af AlbertEinstein og hans kollega Nathan Rosen i 1935. Derefter foreslog de, at inden for rammerne af den generelle relativitetsteori kan sorte huller forbindes med broer, der fungerer som en "portal". Denne teori er et forsøg på at tilbyde en alternativ forklaring på singularitetspunkter i rummet - kernerne i sorte huller. Der vil massen uendeligt koncentrere sig på ét punkt og skabe et så kraftigt gravitationsfelt, at rum-tid forvrænges til det uendelige og ødelægger Einsteins ligninger. Men hvis denne "adfærd" af sorte huller fører til dannelsen af ormehuller, så er den generelle relativitetsteori korrekt, ræsonnerede forskerne.
Et ormehul, der forvrænger rum-tid. Kilde: Needpix.com
Samtidig en måned før udgivelsenberømte 1935 papir, Einstein, Rosen og deres kollega Boris Podolsky gennemførte en anden undersøgelse. Derefter lavede de en forudsigelse, der adskilte sig fra deres senere arbejde med generel relativitetsteori. Den støttede ikke kvanteteorien, men miskrediterede snarere dens "latterlige konklusioner."
Hvis kvantemekanikkens regler er sande, er egenskaberneto partikler skal være uløseligt forbundet, understregede videnskabsmænd. At måle den ene ville øjeblikkeligt påvirke den anden, selvom de er adskilt af en enorm afstand. Einstein latterliggjorde denne proces, og i dag er den kendt som kvantesammenfiltring. Videnskabsmanden kaldte det "spøgelsesagtig handling på afstand", og antydede dets uvirkelighed. Men siden da er det blevet observeret og brugt mere end én gang af fysikere.
En videnskabsmands største fejl
Selvom Einstein gjorde disse tobanebrydende forudsigelser, hans modvilje mod kvantefysikkens usikkerhed og mærkelighed blindede ham. Som et resultat gjorde han ikke en vigtig opdagelse: generel relativitetsteori og kvantefysik kan være forbundet, ligesom hans to antagelser. Ved at adskille generel relativitetsteori fra kvanteteori har fysikere ikke udforsket et vigtigt videnskabsområde, hvor tyngdekraft og kvanteeffekter kolliderer. Som følge heraf ved vi stadig ikke, hvad der gemmer sig inde i sorte huller og det uendeligt lille punkt, hvor universet var koncentreret i øjeblikket med Big Bang.
Holografisk princip
Siden Einstein nåede en blindgyde,Forskere forsøgte at skabe en "teori om alt" - at kombinere relativitet og kvanteverdenen. I processen skabte fysikere mange meget usædvanlige teorier, en af dem er det holografiske princip. Ifølge den er universet en tredimensionel holografisk projektion af processer, der forekommer på en fjern todimensionel overflade.
Ideen opstod i Stephen Hawkings arbejde i 1970'erneår. Han formulerede derefter et tilsyneladende paradoks: Hvis sorte huller faktisk udsender Hawking-stråling (virtuelle partikler, der vises tilfældigt nær begivenhedshorisonten), vil de til sidst fordampe. Dette bryder med kvantemekanikkens grundlæggende regel om, at information ikke kan ødelægges. Nu virkede GR og kvantemekanik ikke længere bare uforenelige; På trods af mange utroligt præcise forudsigelser kan de være helt forkerte.
For at løse dette problem, tilhængere af teorienstrenge, som forenede kvanteverdenen og den generelle relativitetsteori, postulerede: informationen i et sort hul er forbundet med den todimensionelle overflade af dets begivenhedshorisont (det punkt ud over hvilket selv lys ikke kan undslippe på grund af supergravitation). Fysikere mente, at information om en stjerne, der kollapsede i et sort hul, blev vævet ind i fluktuationer på overfladen af den horisont, før den blev kodet i Hawking-stråling og sendt, før det sorte hul fordampede.
I 1990'erne, teoretiske fysikere LeonardSusskind og Gerard Hoeft indså, at denne idé skulle udvikles (til ære for Susskind blev en af heltene fra sitcom "The Big Bang Theory" ødelagt). Hvis du forestiller dig al information om en tredimensionel stjerne på en todimensionel begivenhedshorisont, så er Universet (som også har sin egen ekspanderende horisont) også en tredimensionel projektion af todimensionel information - et hologram.
En kunstners idé om en informationsportal. Foto: Needpix.com
Fra dette synspunkt, to forskellige teorier - påfaktisk en samlet helhed. Tyngdekraftens krumning af rum-tid, som alt andet, vi ser, er en holografisk projektion. Det dukkede op som et resultat af de mindste interaktioner af kvantepartikler på den lavdimensionelle overflade af en fjern horisont.
Idévalidering
For at teste disse ideer brugte fysikereGoogle-computer Sycamore 2. De fyldte den med en grundlæggende model af et simpelt holografisk univers, der indeholdt to kvantesammenfiltrede sorte huller i hver ende. Efter at have indkodet input-meddelelsen til den første qubit, så forskerne på, da den blev til volapyk (som om den var blevet slugt af det første hul). Og så fløj den ukrypteret og ubeskadiget ud i den anden ende, som om den var blevet "spyttet ud" af det andet sorte hul.
Hvad er næste?
Det mest fantastiske ved ormehulseksperimenteter ikke, at beskeden er gået i en eller anden form. Det er vigtigt, at den fremstod helt intakt. Faktisk opførte modellen sig som et fysisk ormehul: eksperimentet viste, at den kunne drives af kvantesammenfiltring.
Samtidig gik informationen igennem en lillebittehul Den var kun et par gange større end den kortest tænkelige afstand i naturen - Planck-længden. I fremtiden vil forskere udvikle mere komplekse eksperimenter og udføre dem med mere avanceret udstyr. Målet er at sende beskeder over lange afstande.
Hvad er bundlinjen?
Analoger af et sort hul i kvantecomputere er ikke altopslugende monstre, der gemmer sig i rummet. Forskere er ikke sikre på, om de har modelleret sorte huller nøjagtigt nok, og de har kaldt disse kvantecomputerbrud for "emergent" sorte huller. Imidlertid bemærkede fysikere, at de "ligner ænder, går som ænder og kvaksalver som ænder." Det ser ud til, at de virkelig er ænder.
Et storstilet teoretisk "spring" fraDet er ikke nødvendigt at sende noget fysisk, såsom en subatomær partikel, gennem et ormehul i stedet for information. Men fysikere understreger, at oprettelse af et ægte mini-sort hul ville kræve en meget højere tæthed af qubits. Det er meget svært at gøre dette eksperimentelt. Der er stadig meget arbejde, der skal gøres, før han sender hunden Laika ind i et ormehul, som han engang gjorde ud i rummet.
Læs mere:
Ægget blev tabt fra rummet: se, hvad der skete med det
Hjerneædende amøbe spreder sig i USA: er der en fare for Rusland
Se hvordan en kvinde Thora ser ud. Hun levede for 800 år siden
På omslaget: en kunstners idé om et ormehul