A tudósok létrehoztak egy "baba" féreglyukat a Google Sycamore 2 kvantumszámítógép segítségével.
Az új tanulmány az első lépés a kvantumgravitáció laboratóriumi felfedezése felé.Amikor a tudósok meglátták az adatokat, "pánikrohamot" kaptak, annyira lenyűgöző És itt van miért.
Hogyan lehet létrehozni egy "kvantumféreglyukat"?
A féreglyukak vagy féreglyukak hipotetikus alagutak a téridőben, amelyeket mindkét végén fekete lyukak (fekete lyukak) kötnek össze.A természetben hatalmas gravitációjuk biztosítja a féreglyuk megjelenésének feltételeit, de az új kísérletben szimulált kissé eltérő.Ez lényegében egy kvantumteleportáción alapuló "játék" modell, amely két fekete lyukat szimulál, hogy információt küldjön egy portálon keresztül.
A gravitációt és a kvantumvilágot történelmileg figyelembe veszikellentétes, különböző folyamatok. De a kutatók szerint ez nem teljesen igaz. A holografikus elv szerint egy olyan gravitációs elmélet, amely nem működik a fekete lyuk szingularitása körül, kvantumtörvényekkel magyarázható. Így az új kísérlet egyebek mellett megváltoztatja a fizikát, összekapcsolva az általános relativitáselméletet (GR) és a kvantummechanikát.
Einstein jóslatai
A féreglyukak ötletét először Albert javasoltaEinstein és kollégája, Nathan Rosen 1935-ben. Aztán azt javasolták, hogy az általános relativitáselmélet keretein belül a fekete lyukakat „portálként” működő hidak köthetik össze. Ez az elmélet egy alternatív magyarázatot kínál a tér szingularitási pontjaira – a fekete lyukak magjaira. Ott a tömeg vég nélkül koncentrálódik egy pontra, olyan erős gravitációs mezőt hozva létre, hogy a téridő a végtelenségig eltorzul, tönkretéve az Einstein-egyenleteket. Ha azonban a fekete lyukak ilyen „viselkedése” féreglyukak kialakulásához vezet, akkor az általános relativitáselmélet helyes – érveltek a tudósok.
A téridőt torzító féreglyuk. Forrás: Needpix.com
Ugyanakkor egy hónappal a megjelenés előttegy híres 1935-ös újság, Einstein, Rosen és kollégájuk, Boris Podolsky végzett egy másik tanulmányt. Aztán olyan jóslatot készítettek, amely különbözött az általános relativitáselméletről szóló későbbi munkájuktól. Nem támogatta a kvantumelméletet, hanem hiteltelenné tette „nevetséges következtetéseit”.
Ha a kvantummechanika szabályai igazak, akkor a tulajdonságokkét részecskének elválaszthatatlanul össze kell kapcsolódnia – hangsúlyozták a tudósok. Az egyik mérése azonnal hatással lenne a másikra, még akkor is, ha hatalmas távolság választja el őket egymástól. Einstein nevetségessé tette ezt a folyamatot, és ma kvantumösszefonódásnak nevezik. A tudós ezt „kísérteties cselekvésnek távolról” nevezte, utalva annak valószerűtlenségére. Azóta azonban a fizikusok nem egyszer megfigyelték és alkalmazták.
A tudós fő hibája
Még akkor is, ha Einstein ezt a kettőt csináltaúttörő jóslatok, a kvantumfizika bizonytalansága és furcsasága iránti idegenkedése elvakította. Ennek eredményeként nem tett létfontosságú felfedezést: az általános relativitáselmélet és a kvantumfizika összefügghet, akárcsak két feltételezése. Az általános relativitáselmélet és a kvantumelmélet elválasztásával a fizikusok nem tártak fel egy olyan fontos tudományterületet, ahol a gravitáció és a kvantumhatások ütköznek. Ennek eredményeként még mindig nem tudjuk, mi rejtőzik a fekete lyukak belsejében és abban a végtelenül kicsi pontban, amelyben az Univerzum koncentrálódott az Ősrobbanás pillanatában.
Holografikus elv
Mióta Einstein zsákutcába jutott,A tudósok megpróbáltak létrehozni egy „minden elméletet” - a relativitáselmélet és a kvantumvilág ötvözésére. A folyamat során a fizikusok sok nagyon szokatlan elméletet hoztak létre, ezek egyike a holografikus elv. Eszerint az Univerzum egy távoli kétdimenziós felületen végbemenő folyamatok háromdimenziós holografikus vetülete.
Az ötlet Stephen Hawking munkásságából származik az 1970-es évekbenév. Ezután egy látszólagos paradoxont fogalmazott meg: ha a fekete lyukak valóban Hawking-sugárzást bocsátanak ki (az eseményhorizont közelében véletlenszerűen megjelenő virtuális részecskéket), akkor végül elpárolognak. Ez sérti a kvantummechanika azon alapszabályát, hogy az információt nem lehet megsemmisíteni. A GR és a kvantummechanika már nemcsak összeegyeztethetetlennek tűnt; A sok hihetetlenül pontos előrejelzés ellenére teljesen tévedhetnek.
A probléma megoldására az elmélet híveiA kvantumvilágot és az általános relativitáselméletet összebékítő húrok azt feltételezték: a fekete lyukban lévő információ az eseményhorizontjának kétdimenziós felületéhez kapcsolódik (az a pont, amelyen túl a szupergravitáció miatt még a fény sem tud kiszabadulni). A fizikusok úgy vélték, hogy a fekete lyukba omló csillagokról szóló információk a horizont felszínén lévő fluktuációkba szövődtek, mielőtt Hawking-sugárzásba kódolták, és elküldték, mielőtt a fekete lyuk elpárologna.
Az 1990-es években Leonard elméleti fizikusokSusskind és Gerard Hoeft rájött, hogy ezt az ötletet tovább kell fejleszteni (Susskind tiszteletére a „The Big Bang Theory” című sitcom egyik hősét megsemmisítették). Ha elképzeli az összes információt egy háromdimenziós csillagról egy kétdimenziós eseményhorizonton, akkor az Univerzum (amelynek saját táguló horizontja is van) szintén kétdimenziós információ háromdimenziós vetülete - hologram.
Egy művész ötlete egy információs portálról. Fotó: Needpix.com
Ebből a szempontból két eltérő elmélet - továbbvalójában egyetlen egész. A téridő gravitációs görbülete, mint minden más, amit látunk, holografikus vetület. A kvantumrészecskék legkisebb kölcsönhatásának eredményeként jelent meg egy távoli horizont kisdimenziós felületén.
Ötlet validálás
Ezen elképzelések tesztelésére a fizikusok használtakGoogle számítógép Sycamore 2. Megtöltötték egy egyszerű holografikus univerzum alapmodelljével, amelynek mindkét végén két kvantum-összefonódott fekete lyuk volt. Miután a bemeneti üzenetet az első qubitbe kódolták, a tudósok figyelték, amint az halandzsává válik (mintha az első lyuk nyelte volna el). Aztán titkosítatlanul és sértetlenül kirepült a másik végén, mintha a második fekete lyuk „köpte volna ki”.
Mi a következő?
A legcsodálatosabb dolog a féreglyuk kísérletbennem arról van szó, hogy az üzenet ilyen vagy olyan formában eljutott. Fontos, hogy teljesen sértetlennek látszott. Valójában a modell úgy viselkedett, mint egy fizikai féreglyuk: a kísérlet kimutatta, hogy kvantumösszefonódással is működtethető.
Ugyanakkor az információ áthaladt egy aprórés Csak néhányszor volt nagyobb, mint a természetben elképzelhető legrövidebb távolság – a Planck-hossz. A jövőben a tudósok bonyolultabb kísérleteket dolgoznak ki, és azokat fejlettebb berendezésekkel hajtják végre. A cél az üzenetek küldése nagy távolságokra.
Mi a lényeg?
A kvantumban lévő fekete lyuk analógjaia számítógépek nem mindent felemésztő szörnyek, amelyek az űrben bujkálnak. A tudósok nem biztosak abban, hogy elég pontosan modellezték-e a fekete lyukakat, és ezeket a kvantumszámítógép-töréseket „feltörekvő” fekete lyukaknak nevezték. A fizikusok azonban megjegyezték, hogy „úgy néznek ki, mint a kacsa, úgy járnak, mint a kacsa, és hápognak, mint a kacsa”. Úgy tűnik, tényleg kacsák.
Nagyszabású elméleti „ugrás” aNem szükséges valami fizikait, például egy szubatomi részecskét információ helyett egy féreglyukon keresztül küldeni. A fizikusok azonban hangsúlyozzák, hogy egy igazi mini-fekete lyuk létrehozásához sokkal nagyobb qubit-sűrűségre lenne szükség. Ezt kísérletileg nagyon nehéz megtenni. Még sok munka vár ránk, mielőtt a Laika kutyát a féreglyukba küldené, ahogy egykor az űrbe tette.
Olvass tovább:
A tojást leejtették az űrből: nézd, mi történt vele
Az agyfaló amőba terjed az USA-ban: van-e veszély Oroszországra
Nézze meg, milyen nő Thora. 800 éve élt
A borítón: egy művész benyomása egy féreglyukról