Los científicos han creado un agujero de gusano "bebé" utilizando la computadora cuántica Sycamore 2 de Google. En el experimento ellos
Una nueva investigación es el primer pasoa la investigación de la gravedad cuántica en el laboratorio. Cuando los científicos vieron los datos, sufrieron un "ataque de pánico", fue tan impresionante, escriben los autores del trabajo. Y he aquí por qué.
¿Cómo crear un "agujero de gusano cuántico"?
Los agujeros de gusano o agujeros de gusano sonhipotéticos túneles en el espacio-tiempo, conectados por agujeros negros (BH) en ambos extremos. Por su naturaleza, su enorme gravedad proporciona las condiciones para que aparezca un agujero de gusano, pero el simulado en el nuevo experimento es ligeramente diferente. Básicamente, se trata de un modelo de “juguete” basado en la teletransportación cuántica, que simula dos agujeros negros para enviar información a través de un portal.
La gravedad y el mundo cuántico se consideran históricamenteProcesos opuestos, diferentes. Pero, según los investigadores, esto no es del todo cierto. De acuerdo con el principio holográfico, una teoría de la gravedad que no funciona con las singularidades de los agujeros negros puede explicarse mediante leyes cuánticas. Así, el nuevo experimento, entre otras cosas, cambia la física al vincular la teoría general de la relatividad (GR) y la mecánica cuántica.
Las predicciones de Einstein
La idea de los agujeros de gusano fue propuesta por primera vez por Albert.Einstein y su colega Nathan Rosen en 1935. Luego sugirieron que, en el marco de la relatividad general, los agujeros negros pueden estar conectados mediante puentes que funcionan como un “portal”. Esta teoría es un intento de ofrecer una explicación alternativa para los puntos de singularidad en el espacio: los núcleos de los agujeros negros. Allí, la masa se concentrará infinitamente en un punto, creando un campo gravitacional tan poderoso que el espacio-tiempo se distorsiona hasta el infinito, destruyendo las ecuaciones de Einstein. Sin embargo, si este “comportamiento” de los agujeros negros conduce a la formación de agujeros de gusano, entonces la relatividad general es correcta, razonaron los científicos.
Un agujero de gusano que distorsiona el espacio-tiempo. Fuente: Needpix.com
Al mismo tiempo, un mes antes de la publicación.En el famoso artículo de 1935, Einstein, Rosen y su colega Boris Podolsky realizaron otro estudio. Luego hicieron una predicción que difería de su trabajo posterior sobre la relatividad general. No apoyó la teoría cuántica, sino que desacreditó sus “ridículas conclusiones”.
Si las reglas de la mecánica cuántica son verdaderas, las propiedadesdos partículas deben estar inextricablemente unidas, enfatizaron los científicos. Medir uno afectaría instantáneamente al otro, incluso si están separados por una gran distancia. Einstein ridiculizó este proceso y hoy se lo conoce como entrelazamiento cuántico. El científico lo llamó “una acción fantasmal a distancia”, insinuando su irrealidad. Sin embargo, desde entonces ha sido observado y utilizado más de una vez por los físicos.
El principal error de un científico.
Aunque Einstein hizo estos dospredicciones innovadoras, su disgusto por la incertidumbre y la extrañeza de la física cuántica lo cegaron. Como resultado, no hizo un descubrimiento vital: la relatividad general y la física cuántica pueden estar relacionadas, como lo estaban sus dos suposiciones. Al separar la relatividad general de la teoría cuántica, los físicos no han explorado un área importante de la ciencia en la que chocan la gravedad y los efectos cuánticos. Como resultado, todavía no sabemos qué se esconde dentro de los agujeros negros y el punto infinitesimal en el que se concentraba el Universo en el momento del Big Bang.
Principio holográfico
Desde que Einstein llegó a un callejón sin salida,Los científicos intentaron crear una "teoría del todo", para combinar la relatividad y el mundo cuántico. En el proceso, los físicos crearon muchas teorías muy inusuales, una de ellas es el principio holográfico. Según él, el Universo es una proyección holográfica tridimensional de procesos que ocurren en una superficie bidimensional remota.
La idea surgió en el trabajo de Stephen Hawking en los años 1970.años. Luego formuló una aparente paradoja: si los agujeros negros realmente emiten radiación de Hawking (partículas virtuales que aparecen aleatoriamente cerca del horizonte de sucesos), eventualmente se evaporarán. Esto viola la regla básica de la mecánica cuántica de que la información no se puede destruir. Ahora la RG y la mecánica cuántica ya no parecían simplemente irreconciliables; A pesar de muchas predicciones increíblemente precisas, podrían estar completamente equivocadas.
Para resolver este problema, los defensores de la teoríastrings, que conciliaba el mundo cuántico y la relatividad general, postuló: la información en un agujero negro está conectada a la superficie bidimensional de su horizonte de sucesos (el punto más allá del cual ni siquiera la luz puede escapar debido a la supergravedad). Los físicos creían que la información sobre el colapso de una estrella en un agujero negro estaba entretejida en fluctuaciones en la superficie de ese horizonte antes de ser codificada en la radiación de Hawking y enviada antes de que el agujero negro se evaporara.
En la década de 1990, los físicos teóricos LeonardSusskind y Gerard Hoeft se dieron cuenta de que era necesario desarrollar esta idea (en honor a Susskind, uno de los héroes de la comedia "The Big Bang Theory" fue destruido). Si imagina toda la información sobre una estrella tridimensional en un horizonte de sucesos bidimensional, entonces el Universo (que también tiene su propio horizonte en expansión) es también una proyección tridimensional de información bidimensional: un holograma.
La idea de un artista de un portal de información. Foto: Needpix.com
Desde este punto de vista, dos teorías dispares -sobrede hecho, un todo unificado. La curvatura gravitatoria del espacio-tiempo, como todo lo que vemos, es una proyección holográfica. Apareció como resultado de las interacciones más pequeñas de partículas cuánticas en la superficie de baja dimensión de un horizonte distante.
Validación de ideas
Para probar estas ideas, los físicos utilizaronComputadora de Google Sycamore 2. Lo cargaron con un modelo básico de un universo holográfico simple que contenía dos agujeros negros cuánticos entrelazados en cada extremo. Después de codificar el mensaje de entrada en el primer qubit, los científicos observaron cómo se convertía en un galimatías (como si hubiera sido tragado por el primer agujero). Y luego, salió volando sin cifrar ni sufrir daños por el otro extremo, como si hubiera sido “escupido” por el segundo agujero negro.
Que sigue
Lo más sorprendente del experimento del agujero de gusanoNo es que el mensaje haya pasado de una forma u otra. Es importante que apareciera completamente intacto. De hecho, el modelo se comportó como un agujero de gusano físico: el experimento demostró que podría funcionar con entrelazamiento cuántico.
Al mismo tiempo, la información pasó a través de un pequeñobrecha Era sólo unas pocas veces mayor que la distancia más corta concebible en la naturaleza: la longitud de Planck. En el futuro, los científicos desarrollarán experimentos más complejos y los realizarán con equipos más avanzados. El objetivo es enviar mensajes a largas distancias.
¿Cuál es el resultado final?
Análogos de un agujero negro en el cuántico.Las computadoras no son monstruos devoradores que se esconden en el espacio. Los científicos no están seguros de haber modelado los agujeros negros con suficiente precisión y han llamado a estas fracturas de computadoras cuánticas agujeros negros "emergentes". Sin embargo, los físicos notaron que "parecen patos, caminan como patos y graznan como patos". Parece que realmente son patos.
Un “salto” teórico a gran escala desde elNo es necesario enviar algo físico, como una partícula subatómica, a través de un agujero de gusano en lugar de información. Sin embargo, los físicos enfatizan que crear un verdadero mini-agujero negro requeriría una densidad de qubits mucho mayor. Es muy difícil hacer esto experimentalmente. Todavía queda mucho trabajo por hacer antes de enviar a la perra Laika a un agujero de gusano, como lo hizo una vez al espacio.
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En la portada: la idea de un artista de un agujero de gusano.