Un computer quantistico simula un wormhole – New Scientist

Un computer quantistico è riuscito a simulare un wormhole semplificato, che è una sorta di tunnel attraverso lo spazio-tempo. Nella simulazione, i ricercatori sono stati in grado di inviare un’informazione attraverso il wormhole.

per la prima volta Riuscì a simulare un wormhole tridimensionale con l’aiuto di un computer quantistico. La parola “ologramma” qui non si riferisce a un ologramma come lo conosciamo, che è un ologramma, ma a un metodo per semplificare i problemi fisici in cui giocano un ruolo gli effetti quantistici e gli effetti gravitazionali.

Simulazioni come questo wormhole possono aiutare i fisici a capire come unificare la teoria quantistica e la teoria della gravità in un’unica teoria Gravità quantistica. Questa è una delle più grandi domande in fisica.

La meccanica quantistica definisce le regole sulla scala delle microparticelle. La teoria della gravità, la teoria generale della relatività, ruota specificamente intorno ai corpi giganti. Il problema è che queste due teorie non compatibile. Ciò diventa dolorosamente evidente in situazioni in cui entrambi giocano un ruolo, come dentro e intorno ai buchi neri.

Vista semplificata

zona circostante b Buco nero Abbastanza complesso, ma qui l’olografia offre una via d’uscita. L’olografia è una tecnica per creare una descrizione meno complessa di un sistema, ma è comunque equivalente al sistema originale. Proprio come un ologramma bidimensionale può rivelare dettagli in tre dimensioni.

fisico Maria Spiropolo Lei, insieme ai suoi colleghi del Caltech, usava computer quantistico Da Google, Sycamore, per una simulazione 3D di wormhole. Ne hanno fatto uno verme, un tunnel attraverso lo spazio-tempo, con un buco nero alle due estremità. In teoria, puoi inviare un messaggio attraverso questo tunnel. Le loro simulazioni hanno permesso ai fisici di studiare e descrivere il viaggio di un tale messaggio attraverso il wormhole.

Se fosse un vero wormhole, il volo sarebbe soggetto agli effetti gravitazionali. Ma per semplificare il sistema, il team di Spiropulu ha sostituito gli effetti gravitazionali con effetti quantistici. Di conseguenza, non è più necessario considerare le conseguenze di ciò Relatività.

mandare un messaggio

Quando un messaggio viaggia attraverso il wormhole, subisce il teletrasporto quantistico. Le informazioni sullo stato di due particelle entangled vengono scambiate a distanza. In questa simulazione, il messaggio utilizzato era un segnale contenente un tale stato quantico: un bit quantico, o qubit, che esiste al suo interno in sovrapposizione sia per 1 che per 0.

“Il segnale è misto. Sarà una specie di poltiglia, sarà un disastro. E poi lo sarà di nuovo.” smontatoed emergere illesi dall’altra parte del wormhole “, afferma Spiropolo. “Anche su questa piccola scala, siamo stati in grado di preservare il wormhole e le osservazioni hanno soddisfatto le nostre aspettative”.

Ciò è dovuto all’entanglement quantistico tra i due buchi neri, che assicura che le informazioni che cadono in un buco nero escano indenni dall’altro. I computer quantistici si basano sull’entanglement, che è una proprietà utile in questo tipo di esperimento di simulazione.

Bassa precisione

La simulazione era a bassa fedeltà, perché sono stati utilizzati solo nove qubit. Ciò significa che la simulazione, come una foto di un uccello scattata da lontano, mostrava approssimativamente la forma dell’oggetto raffigurato, ma necessitava ancora di una messa a punto. Solo allora sono apparse le proprietà di un wormhole.

Se volessi confrontare questo modello con un wormhole, potresti, perché ci sono molte somiglianze. “ Ma il modello lascia certamente qualcosa per l’interpretazione ”, dice il fisico. Adam Brown dalla Stanford University, California. Non ha partecipato a questa indagine.

Un computer quantistico più potente

Un computer quantistico più potente potrebbe aiutare a chiarire ulteriormente il quadro. Questo è solo un piccolo wormhole, un primo passo per testare le teorie della gravità quantistica. Man mano che i computer quantistici ottengono sempre più capacità, lo faremo sistemi quantistici più grandi userò. Quindi possiamo anche testare idee più grandi sulla gravità quantistica”, afferma Speropoulou.

Questo è importante, perché alcune teorie della gravità quantistica sono difficili o addirittura impossibili da comprendere utilizzando i computer classici. La gravità quantistica è fonte di confusione. È difficile fare previsioni dalla teoria, e l’ideale sarebbe usare computer quantistici per rispondere a domande sulla gravità quantistica”, dice Brown. “Ma non è quello che sta succedendo qui. Questo è un computer quantistico molto piccolo, quindi potresti anche fare questa simulazione su un laptop. Non devi nemmeno accendere il raffreddamento per quello.

Tuttavia, la somiglianza tra questa simulazione e un wormhole “reale” suggerisce che è possibile testare idee sulla gravità quantistica utilizzando computer quantistici. Forse un giorno capiremo anche la teoria.