Znanstvenici su pomoću Googleovog kvantnog računala Sycamore 2 stvorili "dječju" crvotočinu. U pokusu su
Novo istraživanje je prvi korakza istraživanje kvantne gravitacije u laboratoriju. Kad su znanstvenici vidjeli podatke, imali su "napad panike", bilo je tako impresivno, pišu autori rada. A evo i zašto.
Kako stvoriti "kvantnu crvotočinu"?
Crvotočine ili crvotočine suhipotetski tuneli u prostor-vremenu, povezani crnim rupama (BH) na oba kraja. U svojoj prirodi, njihova ogromna gravitacija pruža uvjete za pojavu crvotočine, no ona simulirana u novom eksperimentu malo je drugačija. U biti, ovo je model "igračke" temeljen na kvantnoj teleportaciji, koja simulira dvije crne rupe za slanje informacija kroz portal.
Gravitacija i kvantni svijet povijesno se razmatrajusuprotni, različiti procesi. No, prema istraživačima, to nije sasvim točno. Prema holografskom principu, teorija gravitacije koja ne funkcionira oko singulariteta crne rupe može se objasniti kvantnim zakonima. Tako novi eksperiment, među ostalim, mijenja fiziku, povezujući opću teoriju relativnosti (GR) i kvantnu mehaniku.
Einsteinova predviđanja
Ideju o crvotočinama prvi je predložio AlbertEinstein i njegov kolega Nathan Rosen 1935. Zatim su predložili da se, u okviru opće teorije relativnosti, crne rupe mogu povezati mostovima koji funkcioniraju poput "portala". Ova teorija je pokušaj da se ponudi alternativno objašnjenje za singularne točke u svemiru - jezgre crnih rupa. Tamo će se masa beskrajno koncentrirati u jednoj točki, stvarajući tako snažno gravitacijsko polje da se prostor-vrijeme iskrivljuje do beskonačnosti, uništavajući Einsteinove jednadžbe. Međutim, ako ovakvo "ponašanje" crnih rupa dovodi do stvaranja crvotočina, onda je opća relativnost točna, zaključili su znanstvenici.
Crvotočina koja iskrivljuje prostor-vrijeme. Izvor: Needpix.com
Istovremeno, mjesec dana prije objavepoznatom radu iz 1935., Einstein, Rosen i njihov kolega Boris Podolsky proveli su još jedno istraživanje. Zatim su napravili predviđanje koje se razlikovalo od njihovog kasnijeg rada na općoj teoriji relativnosti. Nije podupirao kvantnu teoriju, već je diskreditirao njezine "smiješne zaključke".
Ako su pravila kvantne mehanike istinita, svojstvadvije čestice moraju biti neraskidivo povezane, naglasili su znanstvenici. Mjerenje jednog trenutno bi utjecalo na drugo, čak i ako su razdvojeni velikom udaljenosti. Einstein je ismijavao ovaj proces, a danas je poznat kao kvantna isprepletenost. Znanstvenik je to nazvao "sablasnim djelovanjem na daljinu", aludirajući na njegovu nestvarnost. Međutim, od tada su ga fizičari promatrali i koristili više puta.
Glavna pogreška znanstvenika
Iako je Einstein učinio ovo dvojerevolucionarna predviđanja, njegovo gađenje prema nesigurnosti i neobičnosti kvantne fizike ga je zaslijepilo. Kao rezultat toga, nije došao do vitalnog otkrića: opća teorija relativnosti i kvantna fizika mogle bi biti povezane, kao što su bile njegove dvije pretpostavke. Odvajanjem opće relativnosti od kvantne teorije, fizičari nisu istražili važno područje znanosti u kojem se sudaraju gravitacijski i kvantni učinci. Kao rezultat toga, još uvijek ne znamo što se krije unutar crnih rupa i infinitezimalne točke u kojoj je svemir bio koncentriran u trenutku Velikog praska.
Holografski princip
Pošto je Einstein došao u slijepu ulicu,znanstvenici su pokušali stvoriti "teoriju svega" - spojiti relativnost i kvantni svijet. U tom procesu fizičari su stvorili mnogo vrlo neobičnih teorija, a jedna od njih je holografski princip. Prema njemu, Svemir je trodimenzionalna holografska projekcija procesa koji se odvijaju na udaljenoj dvodimenzionalnoj površini.
Ideja je nastala u radu Stephena Hawkinga 1970-ihgodina. Zatim je formulirao prividni paradoks: ako crne rupe stvarno emitiraju Hawkingovo zračenje (virtualne čestice koje se nasumično pojavljuju u blizini horizonta događaja), one će na kraju ispariti. Time se krši osnovno pravilo kvantne mehanike da se informacije ne mogu uništiti. Sada se GR i kvantna mehanika više nisu samo činile nepomirljivima; Unatoč mnogim nevjerojatno točnim predviđanjima, ona bi mogla biti potpuno pogrešna.
Da bi riješili ovaj problem, zagovornici teorijestrune, koje su pomirile kvantni svijet i opću teoriju relativnosti, postulirale su: informacije u crnoj rupi povezane su s dvodimenzionalnom površinom njezina horizonta događaja (točka iza koje ni svjetlost ne može pobjeći zbog supergravitacije). Fizičari su vjerovali da su informacije o kolapsu zvijezde u crnu rupu utkane u fluktuacije na površini tog horizonta prije nego što su kodirane u Hawkingovom zračenju i poslane prije nego što je crna rupa isparila.
В 1990-х годах физики-теоретики Леонард Сасскинд и Джерард Хофт поняли, что эту идею надо развить (в честь Сасскинда развали одного из героев ситкома «Теория Большого взрыва»). Если представить всю информацию о трехмерной звезде на двухмерном горизонте событий, то Вселенная (у которой тоже есть собственный расширяющийся горизонт), тоже является трехмерной проекцией двумерной информации — голограммой.
Представление художника об информационном портале. Фото: Needpix.com
S ove točke gledišta, dvije različite teorije - nazapravo jedinstvena cjelina. Gravitacijska zakrivljenost prostor-vremena, kao i sve drugo što vidimo, je holografska projekcija. Pojavio se kao rezultat najmanjih interakcija kvantnih čestica na niskodimenzionalnoj površini udaljenog horizonta.
Provjera valjanosti ideje
Чтобы проверить эти идеи, физики использовали компьютер Google Sycamore 2. Они загрузили в него базовую модель простой голографической вселенной, которая содержала две квантово запутанные черные дыры на каждом конце. После кодирования входного сообщения в первый кубит ученые наблюдали, как оно превратилось в тарабарщину (будто его проглотила первая дыра). А затем, оно вылетело в нешифрованном и неповрежденном виде на другом конце, как если бы его «выплюнула» вторая ЧД.
Što je sljedeće?
Najčudesnija stvar o eksperimentu s crvotočinomnije da je poruka prošla u ovom ili onom obliku. Važno je da je izgledao potpuno netaknut. Zapravo, model se ponašao poput fizičke crvotočine: eksperiment je pokazao da bi mogao biti pokretan kvantnom isprepletenošću.
При этом, информация прошла через крошечный разрыв. Он всего в несколько раз превышал самое короткое мыслимое расстояние в природе — планковскую длину. В будущем ученые разработают более сложные эксперименты и выполнят их на более совершенном оборудовании. Цель — отправлять сообщения на большие расстояния.
Koji je zaključak?
Аналоги черной дыры в квантовом компьютере — это не всепоглощающие монстры, скрывающиеся в космосе. Ученые не уверены, удалось ли им смоделировать ЧД достаточно точно и они назвали эти квантовые компьютерные разломы «эмерджентными» черными дырами. Однако физики отметили, что они «выглядят как утки, ходят как утки, и крякают как утки». Похоже, это действительно «утки».
Масштабного теоретического «скачка» от того, чтобы отправлять через червоточину вместо информации что-то физическое, например, субатомную частицу, не требуется. Однако физики подчеркивают, что для создания настоящей мини-черной дыры потребуется гораздо большая плотность кубитов. Экспериментально это сделать очень сложно. Предстоит еще много работы, перед тем, как отправить собаку Лайку в кротовую нору, как однажды в космос.
Čitaj više:
Jaje je ispušteno iz svemira: pogledajte što mu se dogodilo
Ameba koja jede mozak širi se SAD-om: postoji li opasnost za Rusiju
Pogledajte kako izgleda žena Thora. Živjela je prije 800 godina
Na naslovnici: umjetnička ideja crvotočine