Oamenii de știință au creat o gaură de vierme „bebe” folosind computerul cuantic Sycamore 2 de la Google. În experiment ei
Noua cercetare este primul pasla cercetarea gravitației cuantice în laborator. Când oamenii de știință au văzut datele, au avut un „atac de panică”, a fost atât de impresionant, scriu autorii lucrării. Și iată de ce.
Cum se creează o „găură de vierme cuantică”?
Găurile de vierme sau găurile de vierme sunttuneluri ipotetice în spațiu-timp, conectate prin găuri negre (BH) la ambele capete. În natura lor, gravitatea lor enormă oferă condițiile pentru a apărea o gaură de vierme, dar cea simulată în noul experiment este ușor diferită. În esență, acesta este un model de „jucărie” bazat pe teleportarea cuantică, care simulează două găuri negre pentru a trimite informații printr-un portal.
Gravitația și lumea cuantică sunt considerate istoricprocese opuse, diferite. Dar, potrivit cercetătorilor, acest lucru nu este în întregime adevărat. Conform principiului holografic, o teorie a gravitației care nu funcționează în jurul singularităților găurii negre poate fi explicată prin legile cuantice. Astfel, noul experiment, printre altele, schimbă fizica, legând teoria generală a relativității (GR) și mecanica cuantică.
Predicțiile lui Einstein
Ideea găurilor de vierme a fost propusă pentru prima dată de AlbertEinstein și colegul său Nathan Rosen în 1935. Apoi au sugerat că, în cadrul relativității generale, găurile negre pot fi conectate prin punți care funcționează ca un „portal”. Această teorie este o încercare de a oferi o explicație alternativă pentru punctele de singularitate din spațiu - nucleele găurilor negre. Acolo, masa se va concentra la nesfârșit la un moment dat, creând un câmp gravitațional atât de puternic încât spațiu-timp este distorsionat la infinit, distrugând ecuațiile lui Einstein. Cu toate acestea, dacă acest „comportament” al găurilor negre duce la formarea găurilor de vierme, atunci relativitatea generală este corectă, au motivat oamenii de știință.
O gaură de vierme care distorsionează spațiu-timp. Sursa: Needpix.com
În același timp, cu o lună înainte de publicarecelebrul articol din 1935, Einstein, Rosen și colegul lor Boris Podolsky au efectuat un alt studiu. Apoi au făcut o predicție care diferă de lucrările lor ulterioare despre relativitatea generală. Nu a susținut teoria cuantică, ci și-a discreditat „concluziile ridicole”.
Dacă regulile mecanicii cuantice sunt adevărate, proprietățiledouă particule trebuie să fie indisolubil legate, au subliniat oamenii de știință. Măsurarea unuia l-ar afecta instantaneu pe celălalt, chiar dacă sunt despărțiți de o distanță uriașă. Einstein a ridiculizat acest proces, iar astăzi este cunoscut sub numele de încrucișare cuantică. Omul de știință a numit-o „acțiune fantomatică la distanță”, sugerând irealitatea ei. Cu toate acestea, de atunci a fost observat și folosit de mai multe ori de către fizicieni.
Principala greșeală a unui om de știință
Chiar dacă Einstein a făcut aceste douăpredicțiile revoluționare, antipatia lui față de incertitudinea și ciudățenia fizicii cuantice l-au orbit. Ca urmare, el nu a făcut o descoperire vitală: relativitatea generală și fizica cuantică pot fi legate, la fel ca cele două presupuneri ale sale. Separând relativitatea generală de teoria cuantică, fizicienii nu au explorat un domeniu important al științei în care gravitația și efectele cuantice se ciocnesc. Drept urmare, încă nu știm ce se ascunde în interiorul găurilor negre și punctul infinitezimal în care era concentrat Universul în momentul Big Bang-ului.
Principiul olografic
De când Einstein a ajuns într-o fundătură,Oamenii de știință au încercat să creeze o „teorie a totul” - să combine relativitatea și lumea cuantică. În acest proces, fizicienii au creat multe teorii foarte neobișnuite, una dintre ele este principiul holografic. Potrivit acestuia, Universul este o proiecție holografică tridimensională a proceselor care au loc pe o suprafață bidimensională îndepărtată.
Ideea a apărut în lucrarea lui Stephen Hawking în anii 1970ani. Apoi a formulat un paradox aparent: dacă găurile negre emit de fapt radiații Hawking (particule virtuale care apar aleatoriu în apropierea orizontului de evenimente), ele se vor evapora în cele din urmă. Acest lucru încalcă regula de bază a mecanicii cuantice conform căreia informația nu poate fi distrusă. Acum GR și mecanica cuantică nu mai păreau doar ireconciliabile; În ciuda multor predicții incredibil de precise, acestea ar putea fi complet greșite.
Pentru a rezolva această problemă, susținătorii teorieișirurile, care au conciliat lumea cuantică și relativitatea generală, au postulat: informația dintr-o gaură neagră este conectată la suprafața bidimensională a orizontului său de evenimente (punctul dincolo de care nici măcar lumina nu poate scăpa din cauza supragravitației). Fizicienii credeau că informațiile despre o stea care se prăbușește într-o gaură neagră au fost țesute în fluctuații de pe suprafața acelui orizont înainte de a fi codificate în radiația Hawking și trimise înainte ca gaura neagră să se evapore.
În anii 1990, fizicienii teoreticieni LeonardSusskind și Gerard Hoeft și-au dat seama că această idee trebuie dezvoltată (în cinstea lui Susskind, unul dintre eroii sitcom-ului „The Big Bang Theory” a fost distrus). Dacă vă imaginați toate informațiile despre o stea tridimensională pe un orizont de evenimente bidimensional, atunci Universul (care are și propriul orizont în expansiune) este, de asemenea, o proiecție tridimensională a informațiilor bidimensionale - o hologramă.
Ideea unui artist despre un portal de informații. Fotografie: Needpix.com
Din acest punct de vedere, două teorii disparate - pede fapt, un tot unitar. Curbura gravitațională a spațiului-timp, ca tot ceea ce vedem, este o proiecție holografică. A apărut ca rezultat al celor mai mici interacțiuni ale particulelor cuantice de pe suprafața de dimensiuni joase a unui orizont îndepărtat.
Validarea ideii
Pentru a testa aceste idei, fizicienii au folositComputer Google Sycamore 2. L-au încărcat cu un model de bază al unui univers olografic simplu care conținea două găuri negre încurcate cuantice la fiecare capăt. După ce au codificat mesajul de intrare în primul qubit, oamenii de știință au urmărit cum acesta se transforma în farfurie (ca și cum ar fi fost înghițit de prima gaură). Și apoi, a zburat necriptat și nedeteriorat la celălalt capăt, de parcă ar fi fost „scuipat” de a doua gaură neagră.
Ce urmează?
Cel mai uimitor lucru despre experimentul găurii de viermenu este că mesajul a trecut într-o formă sau alta. Este important ca acesta să pară complet intact. De fapt, modelul s-a comportat ca o gaură de vierme fizică: experimentul a arătat că ar putea fi alimentat de încrucișarea cuantică.
În același timp, informațiile au trecut printr-un micdecalaj Era doar de câteva ori mai mare decât cea mai scurtă distanță posibilă din natură – lungimea Planck. În viitor, oamenii de știință vor dezvolta experimente mai complexe și le vor efectua cu echipamente mai avansate. Scopul este de a trimite mesaje pe distanțe lungi.
Care este linia de jos?
Analogii unei găuri negre în cuanticăcomputerele nu sunt niște monștri consumatorii care se ascund în spațiu. Oamenii de știință nu sunt siguri dacă au modelat găurile negre suficient de precis și au numit aceste fracturi de computer cuantice găuri negre „emergente”. Cu toate acestea, fizicienii au observat că ei „arata ca niște rațe, merg ca niște rațe și șarlatan ca niște rațe”. Se pare că chiar sunt rațe.
Un „salt” teoretic la scară largă de laNu este necesar să trimiteți ceva fizic, cum ar fi o particulă subatomică, printr-o gaură de vierme în loc de informații. Cu toate acestea, fizicienii subliniază că crearea unei adevărate mini-găuri negre ar necesita o densitate mult mai mare de qubiți. Este foarte dificil să faci asta experimental. Mai este mult de lucru înainte de a trimite câinele Laika într-o gaură de vierme, așa cum a făcut cândva în spațiu.
Citeste mai mult:
Oul a fost aruncat din spațiu: uite ce s-a întâmplat cu el
Ameba care mănâncă creierul se răspândește în SUA: există un pericol pentru Rusia
Vezi cum arată o femeie Thora. Ea a trăit acum 800 de ani
Pe copertă: ideea unui artist despre o gaură de vierme