科学者たちは、Google の量子コンピューター Sycamore 2 を使用して「赤ちゃん」ワームホールを作成しました。実験で彼らは、
新しい研究は第一歩です実験室で量子重力の研究をする。科学者たちがデータを見たとき、彼らは「パニック発作」を起こし、それは非常に印象的だったと、この研究の著者らは書いている。その理由は次のとおりです。
「量子ワームホール」を作成する方法は?
ワームホールまたはワームホールは、両端がブラック ホール (BH) によって接続された時空の仮想トンネル。ワームホールの性質上、その巨大な重力はワームホールが出現する条件を提供しますが、新しい実験でシミュレートされたワームホールは少し異なります。本質的に、これは量子テレポーテーションに基づく「おもちゃ」モデルであり、ポータルを通じて情報を送信する 2 つのブラック ホールをシミュレートします。
重力と量子の世界は歴史的に考えられている反対の、異なるプロセス。しかし、研究者によると、これは完全に真実ではありません。ホログラフィックの原理によれば、ブラック ホールの特異点を回避できない重力理論は、量子法則によって説明できます。このように、新しい実験は、とりわけ物理学を変え、一般相対性理論 (GR) と量子力学を結び付けます。
アインシュタインの予言
ワームホールのアイデアはアルバートによって最初に提案されました1935年のアインシュタインと同僚のネイサン・ローゼン。そして彼らは、一般相対性理論の枠組みの中で、「ポータル」のように機能するブリッジによってブラックホールを接続できることを示唆しました。この理論は、空間内の特異点、つまりブラック ホールのコアについて別の説明を提供する試みです。そこでは、質量が一点に際限なく集中し、時空が無限に歪むほど強力な重力場が形成され、アインシュタインの方程式が破壊されます。しかし、ブラックホールのこの「振る舞い」がワームホールの形成につながるのであれば、一般相対性理論は正しい、と科学者たちは推論した。
時空を歪めるワームホール。ソース: Needpix.com
同時に、出版の1か月前に有名な 1935 年の論文では、アインシュタイン、ローゼン、および彼らの同僚のボリス ポドルスキーが別の研究を実施しました。その後、彼らは一般相対性理論に関するその後の研究とは異なる予測を立てました。量子論は支持せず、むしろその「ばかばかしい結論」の信用を否定した。
量子力学の規則が正しい場合、性質は2つの粒子は密接に関係している必要があると科学者は強調しました。たとえそれらが非常に離れていたとしても、一方を測定するとすぐに他方に影響を及ぼします。アインシュタインはこのプロセスを嘲笑し、今日では量子もつれとして知られています。科学者はそれを「遠くでの幽霊のような行動」と呼び、その非現実性をほのめかした。しかし、それ以来、物理学者によって何度も観察され、使用されてきました。
科学者の主な間違い
アインシュタインがこの二つをやったとしても画期的な予測があったにもかかわらず、量子物理学の不確実性と奇妙さに対する彼の嫌悪感が彼を盲目にさせた。その結果、彼は重要な発見をすることはできませんでした。一般相対性理論と量子物理学は、彼の 2 つの仮定と同様に関連している可能性があります。一般相対性理論を量子論から切り離すことにより、物理学者は重力効果と量子効果が衝突する重要な科学分野を探究してきませんでした。その結果、ブラックホールの中に何が隠されているのか、ビッグバンの瞬間に宇宙が集中した極微点は何なのか、未だにわかっていません。
ホログラフィック原理
アインシュタインが行き詰まりになってから、科学者たちは、相対性理論と量子の世界を組み合わせた「万物の理論」を作成しようとしました。その過程で、物理学者は多くの非常に珍しい理論を作成しましたが、その 1 つがホログラフィック原理です。それによると、宇宙は遠く離れた二次元表面で起こるプロセスの三次元ホログラフィック投影です。
このアイデアは 1970 年代のスティーブン ホーキング博士の研究に端を発しています。年。次に、彼は明らかな矛盾を定式化しました。ブラック ホールが実際にホーキング放射 (事象の地平線の近くにランダムに現れる仮想粒子) を放出する場合、ブラック ホールは最終的に蒸発するでしょう。これは、情報は破壊できないという量子力学の基本規則に違反します。 GR と量子力学は、もはや単に相容れないものであるようには見えませんでした。多くの信じられないほど正確な予測にもかかわらず、それらは完全に間違っている可能性があります。
この問題を解決するために、この理論の支持者たちは、量子の世界と一般相対性理論を調和させた文字列は、ブラック ホール内の情報がその事象の地平線 (超重力のために光ですら逃げることができない点) の 2 次元表面に接続されていると仮定しました。物理学者たちは、星がブラックホールに崩壊するという情報は、ホーキング放射にエンコードされる前に地平線の表面の変動に織り込まれ、ブラックホールが蒸発する前に送信されたと信じていた。
1990年代、理論物理学者のレナードは、サスキンドとジェラルド・ホーフトは、このアイデアを発展させる必要があることに気づきました（ホームコメディ「ビッグバン セオリー」のヒーローの一人が破壊されたサスキンドに敬意を表して）。 3 次元の星に関するすべての情報が 2 次元の事象の地平面上にあると想像すると、宇宙 (独自の拡張地平線もあります) も 2 次元の情報を 3 次元に投影したもの、つまりホログラムになります。
アーティストによる情報ポータルのアイデア。写真: Needpix.com
この観点から、2つの異なる理論 -実際、統一された全体。時空の重力曲率は、私たちが目にする他のすべてのものと同様に、ホログラフィック プロジェクションです。それは、遠い地平線の低次元表面での量子粒子の最小の相互作用の結果として現れました。
アイデアの検証
これらのアイデアをテストするために、物理学者は以下を使用しました。Google コンピュータ Sycamore 2.彼らは、両端に 2 つの量子もつれブラック ホールを含む単純なホログラフィック宇宙の基本モデルをロードしました。入力メッセージを最初の量子ビットにエンコードした後、科学者たちは、それが（最初の穴に飲み込まれたかのように）意味不明なものになるのを観察しました。そして、まるで第二のブラックホールによって「吐き出された」かのように、暗号化も損傷もなく反対側から飛び立ちました。
次は何ですか？
ワームホール実験で最も驚くべきことメッセージが何らかの形で渡されたわけではありません。完全に無傷に見えることが重要です。実際、モデルは物理的なワームホールのように振る舞いました。実験では、量子エンタングルメントによって駆動できることが示されました。
同時に、情報は小さなネットワークを通過しました。ギャップこれは、自然界で考えられる最短距離であるプランク長よりも数倍大きいだけでした。将来的には、科学者はより複雑な実験を開発し、より高度な機器を使用して実行するでしょう。目標は、長距離にメッセージを送信することです。
一番下の行は何ですか？
量子におけるブラックホールの類似物コンピューターは宇宙に隠れているすべてを消費するモンスターではありません。科学者らはブラックホールを十分正確にモデル化できているかどうか確信が持てず、こうした量子コンピューターの破壊を「創発」ブラックホールと呼んでいる。しかし物理学者らは、それらが「アヒルのように見え、アヒルのように歩き、アヒルのように鳴く」と指摘した。どうやら本当にアヒルのようです。
からの大規模な理論的「飛躍」情報の代わりに、原子未満の粒子などの物理的なものをワームホールを通じて送信する必要はありません。しかし、物理学者は、真のミニブラックホールを作成するには、はるかに高い量子ビット密度が必要になると強調しています。これを実験的に行うのは非常に困難です。かつて宇宙に行ったように、犬のライカをワームホールに送る前に、やるべきことはまだたくさんあります。
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表紙：ワームホールのアーティストのアイデア