Neverovatno dostignuće: Kvantni kompjuter je prvi put simulirao crvotočinu

Foto: Shutterstock

Kvantni kompjuter je prvi put korišćen za simulaciju holografske crvotočine.

Godine 1935. fizičari Albert Ajnštajn i Natan Rozen iskoristili su teoriju relativnosti da predlože postojanje "mostova" između prostora-vremena. Ovi putevi, nazvani Ajnštajn-Rozenovi mostovi ili crvotočine, spajaju dve različite tačke u prostoru-vremenu, teorijski stvarajući prečicu koja može da prekrati vreme putovanja, kao i daljinu.

Preporučujemo

U ovom slučaju, reč "holografski" ukazuje na način da se pojednostave problemi fizike koji uključuju i kvantnu mehaniku i gravitaciju, a ne bukvalni hologram, tako da bi nam simulacije poput ove mogle pomoći da razumemo kako da kombinujemo ta dva koncepta u teoriju kvantne gravitacije – možda trenutno najteži i najvažniji problem u fizici.

I kvantna mehanika, koja upravlja veoma malim, i opšta teorija relativnosti, koja opisuje gravitaciju i veoma velike stvari, izuzetno su uspešne u svojim oblastima, ali ove dve fundamentalne teorije se ne uklapaju zajedno.

Ova nekompatibilnost je posebno očigledna u oblastima gde bi trebalo da se primenjuju obe teorije, kao što su crne rupe i sve oko njih.

Ove oblasti su izuzetno komplikovane, i tu dolazi holografija. Ona omogućava fizičarima da stvore manje složen sistem koji je ekvivalentan originalu, slično onome kako dvodimenzionalni hologram može da prikaže trodimenzionalne detalje.

Crvotočine sadrže dva otvora i svojevrsni tunel koji ih spaja. Otvori su najverovatnije sferoidni. Tunel je možda prav i izdužen, a možda se i uvija, stvarajući duži put od onog koji je potreban za konvencionalnu putanju. Ajnštajnova teorija relativiteta matematički predviđa postojanje crvotočina, ali nijedna nije otkrivena do danas. Negativna masa crvotočine mogla bi biti uočena zbog načina na koji njena gravitacija utiče na svetlo koje prolazi pored nje.

Marija Spiropulu sa Kalifornijskog tehnološkog instituta i njene kolege koristile su Google-ov kvantni računar Sycamore da simuliraju holografsku crvotočinu – tunel kroz prostor-vreme sa crnim rupama na oba kraja.

Oni su simulirali vrstu crvotočine kroz koju bi poruka teoretski mogla da prođe i ispitali proces kojim bi takva poruka mogla da prođe to putovanje.

U pravoj crvotočini, to putovanje bi u velikoj meri bilo posredovano gravitacijom, ali holografska crvotočina koristi kvantne efekte kao zamenu za gravitaciju da ukloni relativnost iz jednačine i pojednostavi sistem.

To znači da kada poruka prođe kroz crvotočinu, ona je zapravo podvrgnuta kvantnoj teleportaciji - procesu kojim se informacije o kvantnim stanjima mogu poslati između dve udaljene, ali kvantno isprepletene čestice.

"Signal se muti, postaje "kaša", postaje haos, a onda se ponovo sastavlja i izgleda besprekorno na drugoj strani", kaže Spiropulu.

"Čak i na ovom malom sistemu mogli bismo da podupremo crvotočinu i posmatramo upravo ono što smo očekivali."

Ovo se dešava zbog kvantnog zapleta između dva kraja crne rupe, što omogućava da se informacija koja pada na jedan kraj sačuva na drugom kraju. Taj proces je deo zašto je kvantni računar koristan za ovu vrstu eksperimenta, piše New Scientist.

Simulacija je koristila samo devet kvantnih bitova, ili qubita, tako da je bila veoma niske rezolucije. Poput slike ptice snimljene izdaleka, ovo je imalo isti opšti oblik kao i objekat koji je predstavljao, ali je simulacija morala biti pažljivo podešena da prikaže karakteristike crvotočine.

Korišćenje moćnijeg kvantnog računara moglo bi da pomogne da slika bude veće rezolucije.

"Ovo je samo beba crvotočina, prvi korak za testiranje teorija kvantne gravitacije, a kako se kvantni računari povećavaju i poboljšavaju, moramo početi da koristimo veće kvantne sisteme da pokušamo da testiramo veće ideje u kvantnoj gravitaciji", kaže Spiropulu.

To je ključno jer je neke teorije kvantne gravitacije teško ili čak nemoguće u potpunosti razumeti koristeći samo klasično računarstvo.

Sličnost simulacije sa pravom crvotočinom nagoveštava da je moguće koristiti kvantne računare za formulisanje i testiranje ideja o kvantnoj gravitaciji, a možda i za njihovo razumevanje.

(Telegraf.rs)