Квантовый компьютер имитирует червоточину — New Scientist

Квантовому компьютеру удалось смоделировать упрощенную червоточину, которая представляет собой своего рода туннель сквозь пространство-время. В моделировании исследователи смогли отправить часть информации через червоточину.

в первый раз Ему удалось смоделировать трехмерную червоточину с помощью квантового компьютера.. Слово «голограмма» здесь относится не к голограмме, какой мы ее знаем, которая является голограммой, а к методу упрощения физических задач, в котором играют роль сложные квантовые эффекты и гравитационные эффекты.

Симуляции, подобные этой червоточине, могут помочь физикам понять, как объединить квантовую теорию и теорию гравитации в единую теорию. Квантовая гравитация. Это один из самых больших вопросов в физике.

Квантовая механика определяет правила в масштабе микрочастиц. Теория гравитации, общая теория относительности, вращается именно вокруг гигантских тел. Проблема в том, что эти две теории не совместимы. Это становится до боли очевидным в ситуациях, когда оба играют роль, например, внутри и вокруг черных дыр.

Упрощенный вид

окрестности б Черная дыра Довольно сложно, но здесь голография предлагает выход. Голография — это метод создания менее сложного описания системы, но, тем не менее, он эквивалентен исходной системе. Так же, как двумерная голограмма может раскрывать детали в трех измерениях.

физический Мэри Спирополо Она вместе со своими коллегами из Калифорнийского технологического института использовала квантовый компьютер От Google, Sycamore, для 3D-моделирования червоточины. Они сделали один червивый, туннель сквозь пространство-время с черной дырой на каждом конце. Теоретически через этот туннель можно отправить сообщение. Их моделирование позволило физикам изучить и описать путешествие такого сообщения через червоточину.

Если бы это была настоящая червоточина, полет был бы подвержен гравитационным эффектам. Но чтобы упростить систему, команда Спиропулу заменила гравитационные эффекты квантовыми эффектами. В результате больше нет необходимости рассматривать последствия этого относительность.

послать сообщение

Когда сообщение проходит через червоточину, оно подвергается квантовой телепортации. Обмен информацией о состоянии двух запутанных частиц происходит на расстоянии. В этом моделировании используемым сообщением был сигнал, содержащий такое квантовое состояние — квантовый бит или кубит, который существует внутри себя в перекрывать как для 1, так и для 0.

«Сигнал смешанный. Это будет какая-то каша, это будет беспорядок. А потом это будет снова». разобранныйи выйти целыми и невредимыми по другую сторону червоточины, — говорит Спирополо, — Даже в таком небольшом масштабе мы смогли сохранить червоточину, и наблюдения совпали с нашими ожиданиями».

Это происходит из-за квантовой запутанности между двумя черными дырами, которая гарантирует, что информация, попадающая в одну черную дыру, выходит из другой невредимой. Квантовые компьютеры полагаются на запутанность, которая является полезным свойством в экспериментах по моделированию такого типа.

Низкая точность

Моделирование было низким, потому что использовалось всего девять кубитов. Это означает, что симуляция, например фотография птицы, сделанная издалека, примерно показывала форму изображаемого объекта, но все же нуждалась в тонкой настройке. Только тогда проявились свойства червоточины.

Если бы вы хотели сравнить эту модель с червоточиной, вы могли бы, потому что у них много общего. «Но модель определенно оставляет кое-что для интерпретации», — говорит физик. Адам Браун из Стэнфордского университета, Калифорния. Он не участвовал в этом расследовании.

Более мощный квантовый компьютер

Более мощный квантовый компьютер мог бы еще больше прояснить картину. Это всего лишь маленькая червоточина, первый шаг к проверке теории квантовой гравитации. Поскольку квантовые компьютеры становятся все более и более мощными, мы более крупные квантовые системы собираюсь использовать. Тогда мы также сможем проверить более крупные идеи о квантовой гравитации», — говорит Сперопулу.

Это важно, потому что некоторые теории квантовой гравитации трудно или даже невозможно понять с помощью классических компьютеров. Квантовая гравитация сбивает с толку. Трудно делать предсказания на основе теории, и было бы идеально использовать квантовые компьютеры для ответов на вопросы о квантовой гравитации, — говорит Браун. — Но это не то, что здесь происходит. Это очень маленький квантовый компьютер, так что вы могли бы выполнять эту симуляцию и на ноутбуке. Для этого даже не нужно включать охлаждение.

Однако сходство между этой симуляцией и «настоящей» червоточиной предполагает, что можно проверить идеи о квантовой гравитации с помощью квантовых компьютеров. Может быть, однажды мы даже поймем теорию.