Des scientifiques ont créé un « bébé » trou de ver à l’aide de l’ordinateur quantique Sycamore2 de Google. Dans l'expérience, ils
De nouvelles recherches sont la première étapeà la recherche sur la gravité quantique en laboratoire. Lorsque les scientifiques ont vu les données, ils ont eu une « crise de panique », c’était tellement impressionnant, écrivent les auteurs de l’ouvrage. Et voici pourquoi.
Comment créer un "trou de ver quantique" ?
Les trous de ver ou les trous de ver sonttunnels hypothétiques dans l’espace-temps reliés par des trous noirs (BH) aux deux extrémités. De par leur nature, leur énorme gravité fournit les conditions nécessaires à l’apparition d’un trou de ver, mais celui simulé dans la nouvelle expérience est légèrement différent. Il s’agit essentiellement d’un modèle « jouet » basé sur la téléportation quantique, qui simule deux trous noirs pour envoyer des informations via un portail.
La gravité et le monde quantique sont historiquement considérésen face, des processus différents. Mais, selon les chercheurs, ce n'est pas tout à fait vrai. Selon le principe holographique, une théorie de la gravité qui ne fonctionne pas autour des singularités des trous noirs peut être expliquée par des lois quantiques. Ainsi, la nouvelle expérience, entre autres, change la physique, liant la théorie de la relativité générale (RG) et la mécanique quantique.
Les prédictions d'Einstein
L'idée des trous de ver a été proposée pour la première fois par AlbertEinstein et son collègue Nathan Rosen en 1935. Ils ont ensuite suggéré que, dans le cadre de la relativité générale, les trous noirs pouvaient être reliés entre eux par des ponts fonctionnant comme un « portail ». Cette théorie tente de proposer une explication alternative aux points de singularité dans l’espace : les noyaux des trous noirs. Là, la masse se concentrera sans cesse en un point, créant un champ gravitationnel si puissant que l'espace-temps sera déformé à l'infini, détruisant les équations d'Einstein. Cependant, si ce « comportement » des trous noirs conduit à la formation de trous de ver, alors la relativité générale est correcte, raisonnent les scientifiques.
Un trou de ver qui déforme l'espace-temps. Source : Needpix.com
Parallèlement, un mois avant la publicationcélèbre article de 1935, Einstein, Rosen et leur collègue Boris Podolsky ont mené une autre étude. Ensuite, ils ont fait une prédiction qui différait de leurs travaux ultérieurs sur la relativité générale. Il ne soutenait pas la théorie quantique, mais discréditait plutôt ses « conclusions ridicules ».
Si les règles de la mécanique quantique sont vraies, les propriétésdeux particules doivent être inextricablement liées, ont souligné les scientifiques. Mesurer l’un affecterait instantanément l’autre, même s’ils sont séparés par une grande distance. Einstein a ridiculisé ce processus, aujourd’hui connu sous le nom d’intrication quantique. Le scientifique l’a qualifié d’« action fantomatique à distance », faisant allusion à son irréalité. Cependant, depuis lors, il a été observé et utilisé à plusieurs reprises par les physiciens.
La principale erreur d'un scientifique
Même si Einstein a fait ces deuxprédictions révolutionnaires, son aversion pour l'incertitude et l'étrangeté de la physique quantique l'a aveuglé. En conséquence, il n’a pas fait de découverte vitale : la relativité générale et la physique quantique peuvent être liées, tout comme ses deux hypothèses. En séparant la relativité générale de la théorie quantique, les physiciens n’ont pas exploré un domaine scientifique important dans lequel la gravité et les effets quantiques entrent en collision. Résultat : on ne sait toujours pas ce qui se cache à l’intérieur des trous noirs et le point infinitésimal en lequel l’Univers était concentré au moment du Big Bang.
Principe holographique
Depuis qu'Einstein est dans une impasse,Les scientifiques ont essayé de créer une « théorie du tout » - pour combiner la relativité et le monde quantique. Ce faisant, les physiciens ont créé de nombreuses théories très inhabituelles, l’une d’entre elles étant le principe holographique. Selon lui, l’Univers est une projection holographique tridimensionnelle de processus qui se produisent sur une surface bidimensionnelle distante.
L'idée est née des travaux de Stephen Hawking dans les années 1970.années. Il a ensuite formulé un paradoxe apparent : si les trous noirs émettent réellement un rayonnement Hawking (des particules virtuelles qui apparaissent de manière aléatoire près de l’horizon des événements), ils finiront par s’évaporer. Cela viole la règle fondamentale de la mécanique quantique selon laquelle l’information ne peut pas être détruite. Désormais, la GR et la mécanique quantique ne semblaient plus simplement inconciliables ; Malgré de nombreuses prédictions incroyablement précises, elles pourraient être complètement fausses.
Pour résoudre ce problème, les partisans de la théorieStrings, qui a réconcilié le monde quantique et la relativité générale, a postulé que les informations contenues dans un trou noir sont connectées à la surface bidimensionnelle de son horizon des événements (le point au-delà duquel même la lumière ne peut pas s'échapper en raison de la supergravité). Les physiciens pensaient que les informations sur l’effondrement d’une étoile dans un trou noir étaient intégrées aux fluctuations à la surface de cet horizon avant d’être codées dans le rayonnement de Hawking et envoyées avant que le trou noir ne s’évapore.
Dans les années 1990, les physiciens théoriciens LeonardSusskind et Gerard Hoeft ont réalisé que cette idée devait être développée (en l'honneur de Susskind, l'un des héros de la sitcom « The Big Bang Theory » a été détruit). Si vous imaginez toutes les informations sur une étoile tridimensionnelle sur un horizon d'événements bidimensionnel, alors l'Univers (qui possède également son propre horizon en expansion) est également une projection tridimensionnelle d'informations bidimensionnelles - un hologramme.
Idée d'artiste d'un portail d'information. Photo : Needpix.com
De ce point de vue, deux théories disparates - suren fait, un tout unifié. La courbure gravitationnelle de l'espace-temps, comme tout ce que nous voyons, est une projection holographique. Il est apparu à la suite des plus petites interactions de particules quantiques sur la surface de faible dimension d'un horizon lointain.
Validation des idées
Pour tester ces idées, les physiciens ont utiliséOrdinateur Google Sycamore 2. Ils l’ont chargé avec un modèle de base d’un univers holographique simple contenant deux trous noirs quantiques intriqués à chaque extrémité. Après avoir codé le message d’entrée dans le premier qubit, les scientifiques l’ont observé se transformer en charabia (comme s’il avait été avalé par le premier trou). Et puis, il s’est envolé à l’autre extrémité, non crypté et intact, comme s’il avait été « craché » par le deuxième trou noir.
Et ensuite?
La chose la plus étonnante à propos de l'expérience du trou de vern'est pas que le message soit passé sous une forme ou une autre. Il est important qu'il soit apparu complètement intact. En fait, le modèle s'est comporté comme un trou de ver physique : l'expérience a montré qu'il pouvait être alimenté par l'intrication quantique.
En même temps, l'information passait par un minusculeécart. Elle n’était que quelques fois plus grande que la distance la plus courte imaginable dans la nature : la longueur de Planck. À l’avenir, les scientifiques développeront des expériences plus complexes et les réaliseront avec des équipements plus avancés. Le but est d'envoyer des messages sur de longues distances.
Quelle est la ligne du bas?
Analogues d'un trou noir dans le quantiqueles ordinateurs ne sont pas des monstres dévoreurs cachés dans l’espace. Les scientifiques ne sont pas sûrs d’avoir modélisé les trous noirs avec suffisamment de précision, et ils ont qualifié ces fractures de l’ordinateur quantique de trous noirs « émergents ». Cependant, les physiciens ont noté qu'ils « ressemblent à des canards, marchent comme des canards et cancanent comme des canards ». On dirait que ce sont vraiment des canards.
Un « saut » théorique à grande échelle depuisIl n'est pas nécessaire d'envoyer quelque chose de physique, comme une particule subatomique, à travers un trou de ver au lieu d'envoyer des informations. Cependant, les physiciens soulignent que la création d’un véritable mini-trou noir nécessiterait une densité de qubits bien plus élevée. Il est très difficile de faire cela expérimentalement. Il y a encore beaucoup de travail à faire avant d'envoyer le chien Laika dans un trou de ver, comme il l'a fait autrefois dans l'espace.
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En couverture : une idée d'artiste d'un trou de ver