Червеевите дупки са основна част от научната фантастика и има вероятност те да съществуват в реалната вселена. Но как биха работили? Физиците вече са използвали квантов процесор, за да симулират проходима червеева дупка, телепортирайки информация между две квантови системи.
В художествената литература червейните дупки обикновено се изобразяват като тунели, които свързват две отдалечени точки в космоса, позволявайки мигновено пътуване през космоса. Но макар да изглеждат малко повече от удобен сюжетен инструмент, дупките на червеи са изненадващо правдоподобни в действителност. Самият Айнщайн предложи тяхното съществуване като характеристика на неговата обща теория на относителността и през десетилетията след това учените проучваха къде и как можем да ги открием.
Но техните свойства остават слабо разбрани, като са възможни няколко противоречиви модела. Това създава парадокс – за да разберем повече, ще ни трябват наблюдения на истински червейни дупки, но за да ги наблюдаваме, ще трябва да разберем повече, за да знаем какво да търсим. Компютърните симулации могат да помогнат за прекъсване на цикъла, позволявайки на физиците да тестват различни модели на червееви дупки и да видят как могат да се държат.
В новото изследване учените са постигнали това за първи път. Този вид симулация обаче не може да се изпълнява на всеки стар компютър – тя изисква мощността на квантовите компютри, които навлизат в странното царство на квантовата физика, за да извършват изчисления извън обсега на традиционните компютри.
Екипът проучваше интригуваща връзка между червейните дупки и квантовата физика – идеята за червеевата дупка, изпращаща неща през вселената за миг на окото, звучи подозрително като квантова телепортация, при която информация може да бъде незабавно изпратена между две заплетени частици, без значение колко далеч отделно са.
Използвайки квантовия процесор Sycamore на Google, учени от Caltech, Harvard, Fermilab и Google проведоха първата симулация на червеева дупка. Ключът беше установен модел, известен като SYK, който можеше да симулира ефекти на квантовата гравитация – в този случай екипът заплита две опростени SYK системи заедно, след което изпраща квантов бит (кубит) информация в една от тях.
И разбира се, информацията излезе от втората система. Това демонстрира не само квантова телепортация, но тъй като двата модела SYK също симулират квантова гравитация, това беше реалистична симулация на това как една проходима червеева дупка би работила в реалния свят.
Отдавна е предсказано, че за да се задържи дупката отворена достатъчно дълго, за да може нещо да премине през нея, тя трябва да бъде ударена с взрив от отрицателна енергия. В симулациите екипът тества тази идея и откри, че сигнатурите на червеева дупка работят само ако я ударят с импулс от симулирана отрицателна енергия – но не и положителна енергия. Това, казва екипът, потвърждава модела като представляващ нещо повече от стандартно събитие на квантова телепортация.
Разбира се, това далеч не е истински тунел през пространство-времето, но екипът казва, че този модел може да помогне на физиците да изследват свойствата на червееви дупки в реалния свят, ако съществуват. Това може да повиши нашето разбиране за тях до такава степен, че в крайна сметка да разберем как да ги търсим в космоса.
„Открихме квантова система, която проявява ключови свойства на гравитационна червеева дупка, но е достатъчно малка, за да се приложи на днешния квантов хардуер“, каза Мария Спиропулу, главен изследовател на изследването. „Тази работа представлява стъпка към по-голяма програма за тестване на квантовата гравитация физика с помощта на квантов компютър. Той не замества директните проби на квантовата гравитация по същия начин, както други планирани експерименти, които биха могли да изследват ефектите на квантовата гравитация в бъдеще с помощта на квантово усещане, но предлага мощен тестов стенд за упражняване на идеи за квантовата гравитация .”
Изследването е публикувано в списанието Природата.
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
