Физики наблюдают за динамикой червоточин с помощью квантового компьютера
Ученые впервые разработали квантовый эксперимент, который позволяет им изучать динамику или поведение особого вида теоретической червоточины. Эксперимент не создал настоящую червоточину (разрыв в пространстве и времени), а позволяет исследователям исследовать связи между теоретическими червоточинами и квантовой физикой, предсказанием так называемой квантовой гравитации. Квантовая гравитация относится к набору теорий, которые пытаются связать гравитацию с квантовой физикой, двумя фундаментальными и хорошо изученными описаниями природы, которые кажутся несовместимыми друг с другом по своей сути.
«Мы обнаружили квантовую систему, которая демонстрирует ключевые свойства гравитационной червоточины, но при этом достаточно мала для реализации на современном квантовом оборудовании», — говорит Мария Спиропулу, главный исследователь исследовательской программы Управления науки Министерства энергетики США «Квантовые каналы связи для фундаментальной физики». (QCCFP) и профессором физики Шанг-И Чен в Калифорнийском технологическом институте. «Эта работа представляет собой шаг к более крупной программе проверки физики квантовой гравитации с использованием квантового компьютера. Она не заменяет прямые исследования квантовой гравитации так же, как другие запланированные эксперименты, которые могут исследовать эффекты квантовой гравитации в будущем с использованием квантового зондирования. , но он предлагает мощный испытательный стенд для проверки идей квантовой гравитации».
Исследование будет опубликовано 1 декабря в журнале Nature. Первыми авторами исследования являются Даниэль Джафферис из Гарвардского университета и Александр Злокапа (бакалавр наук 21 года), бывший студент бакалавриата Калифорнийского технологического института, который начал работу над этим проектом для своей бакалаврской диссертации в Спиропулу и с тех пор перешел в аспирантуру Массачусетского технологического института.
Червоточины — это мосты между двумя удаленными регионами в пространстве-времени. Их не наблюдали экспериментально, но ученые теоретизировали об их существовании и свойствах почти 100 лет. В 1935 году Альберт Эйнштейн и Натан Розен описали червоточины как туннели сквозь ткань пространства-времени в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна, которая описывает гравитацию как искривление пространства-времени. Исследователи называют червоточины мостами Эйнштейна-Розена в честь двух физиков, которые их использовали, а сам термин «червоточина» был придуман физиком Джоном Уилером в 1950-х годах.
Представление о том, что червоточины и квантовая физика, в частности запутанность (явление, при котором две частицы могут оставаться связанными на огромных расстояниях), могут иметь связь, было впервые предложено в теоретическом исследовании Хуаном Малдасеной и Леонардом Сасскиндом в 2013 году. Физики предположили, что червоточины ( или «ER») были эквивалентны запутанности (также известной как «ЭПР» в честь Альберта Эйнштейна, Бориса Подольского [доктор философии '28] и Натана Розена, который первым предложил эту концепцию). По сути, эта работа установила новый вид теоретической связи между мирами гравитации и квантовой физики. «Это была очень смелая и поэтичная идея», — говорит Спиропулу о работе ER = EPR.
Позже, в 2017 году, Джафферис вместе со своими коллегами Пингом Гао и Ароном Уоллом распространил идею ER = EPR не только на червоточины, но и на проходные червоточины. Ученые придумали сценарий, в котором отрицательная энергия отталкивания удерживает червоточину открытой достаточно долго, чтобы что-то могло пройти от одного конца к другому. Исследователи показали, что это гравитационное описание проходимой червоточины эквивалентно процессу, известному как квантовая телепортация. В квантовой телепортации, протоколе, который был экспериментально продемонстрирован на больших расстояниях по оптоволокну и по воздуху, информация передается в пространстве с использованием принципов квантовой запутанности.
Настоящая работа исследует эквивалентность червоточин с квантовой телепортацией. Команда под руководством Калифорнийского технологического института провела первые эксперименты, проверяющие идею о том, что информация, перемещающаяся из одной точки пространства в другую, может быть описана либо на языке гравитации (червоточины), либо на языке квантовой физики (квантовая запутанность).
Ключевое открытие, которое вдохновило на возможные эксперименты, произошло в 2015 году, когда Алексей Китаев из Калифорнийского технологического института, профессор теоретической физики и математики Рональда и Максин Линде, показал, что простая квантовая система может демонстрировать ту же двойственность, которая позже была описана Гао, Джафферисом и Уоллом. что квантовая динамика модели эквивалентна эффектам квантовой гравитации. Эта модель Сачдева-Йе-Китайева, или SYK (названная в честь Китаева и Субира Сачдева и Цзиньу Йе, двух других исследователей, которые работали над ее разработкой ранее) побудила исследователей предположить, что некоторые теоретические идеи о червоточинах можно изучить более глубоко, проводя эксперименты на квантовые процессоры.
Развивая эти идеи, в 2019 году Джафферис и Гао показали, что, запутав две модели SYK, исследователи смогут выполнять телепортацию червоточин и, таким образом, создавать и измерять динамические свойства, ожидаемые от проходимых червоточин. В новом исследовании группа физиков впервые провела эксперимент такого типа. Они использовали «детскую» SYK-подобную модель, подготовленную для сохранения гравитационных свойств, и наблюдали за динамикой червоточины на квантовом устройстве в Google, а именно на квантовом процессоре Sycamore. Для этого команде пришлось сначала привести модель SYK к упрощенной форме, чего они добились, используя инструменты машинного обучения на обычных компьютерах.
«Мы использовали методы обучения, чтобы найти и подготовить простую квантовую систему, подобную SYK, которую можно было бы закодировать в современных квантовых архитектурах и которая сохраняла бы гравитационные свойства», — говорит Спиропулу. «Другими словами, мы упростили микроскопическое описание квантовой системы SYK и изучили получившуюся эффективную модель, которую нашли на квантовом процессоре. Любопытно и удивительно, как оптимизация по одной характеристике модели сохранила другие метрики! планирует провести дополнительные тесты, чтобы лучше понять саму модель».
В ходе эксперимента исследователи вставили кубит — квантовый эквивалент бита в обычные компьютеры на основе кремния — в одну из своих SYK-подобных систем и наблюдали, как информация поступает из другой системы. Информация перемещалась из одной квантовой системы в другую с помощью квантовой телепортации — или, говоря на дополнительном языке гравитации, квантовая информация проходила через проходную червоточину.
«Мы выполнили своего рода квантовую телепортацию, эквивалентную проходимой червоточине в гравитационной картине. Для этого нам пришлось упростить квантовую систему до наименьшего примера, сохраняющего гравитационные характеристики, чтобы мы могли реализовать ее на квантовом процессоре Sycamore в Google. ", - говорит Злокапа. Соавтор Саманта Дэвис, аспирант Калифорнийского технологического института, добавляет: «Понадобилось очень много времени, чтобы получить результаты, и мы удивили себя результатом».
«Ближайшее значение такого типа экспериментов заключается в том, что гравитационная перспектива обеспечивает простой способ понять загадочное многочастичное квантовое явление», — говорит Джон Прескилл, профессор теоретической физики Ричарда П. Фейнмана в Калифорнийском технологическом институте и директор исследовательского центра. Институт квантовой информации и материи (IQIM). «Что мне показалось интересным в этом новом эксперименте Google, так это то, что с помощью машинного обучения они смогли сделать систему достаточно простой для моделирования на существующей квантовой машине, сохранив при этом разумную карикатуру на то, что предсказывает гравитационная картина».
В исследовании физики сообщают о поведении червоточин, ожидаемом как с точки зрения гравитации, так и с точки зрения квантовой физики. Например, хотя квантовая информация может передаваться через устройство или телепортироваться различными способами, было показано, что экспериментальный процесс эквивалентен, по крайней мере, в некоторых отношениях тому, что могло бы произойти, если бы информация прошла через червоточину. Для этого команда попыталась «подпереть червоточину», используя импульсы либо отрицательной отталкивающей энергии, либо противоположной, положительной энергии. Они наблюдали ключевые признаки проходимой червоточины только тогда, когда применялся эквивалент отрицательной энергии, что согласуется с ожидаемым поведением червоточины.
«Высокая точность квантового процессора, который мы использовали, была очень важна», — говорит Спиропулу. «Если бы уровень ошибок был выше на 50 процентов, сигнал был бы полностью затенен. Если бы они были вдвое меньше, мы бы получили сигнал в 10 раз больше!» В будущем исследователи надеются распространить эту работу на более сложные квантовые схемы. Хотя до создания полноценных квантовых компьютеров еще далеко, команда планирует продолжить эксперименты такого рода на существующих платформах квантовых вычислений.
«Взаимосвязь между квантовой запутанностью, пространством-временем и квантовой гравитацией — один из самых важных вопросов фундаментальной физики и активная область теоретических исследований», — говорит Спиропулу. «Мы рады сделать этот небольшой шаг к тестированию этих идей на квантовом оборудовании и будем продолжать». Исследование называется «Динамика проходимых червоточин на квантовом процессоре». Среди других авторов: Джозеф Ликкен из Fermilab; Дэвид Колчмейер, ранее работавший в Гарварде, а теперь постдокторант в Массачусетском технологическом институте; Николай Лаук, бывший постдоктор Калифорнийского технологического института и Хартмут Невен из Google.
Источник
Последние аномальные новости

Жители острова Пасхи посещали Южную Америку

Загадка образования первых галактик

Загадочный проект 'Синий луч' в действии

Замаскированный НЛО замечен над Португалией

Изучение экзотических звездных явлений

Космический телескоп распутал историю нашей галактики

Марсианский вертолет мог бы стать бортовым геологом

НЛО замечен над Южной Африкой

НЛО летают над атомными электростанциями Индии

Новый троянский астероид нашли на орбите Марса

Обнаружены четыре новых экзотических белых карлика

Понимание коррозии позволяет создавать новые металлы

Сверхмассивная черная дыра не оправдывает ожиданий

Секреты пояса Ван Аллена раскрыты

Стареющие коричневые карлики становятся одинокими

Таинственный свет в небе над Сан-Антонио

Темная материи поможет понять эволюцию галактик

Уфологи могут научить нас политической паранойе

Элитные коммандос захватили НЛО

Японский летчик-истребитель рассказал о НЛО

Бигфут и сасквоч - инопланетные гибриды

Выявили лучшие места в США для обнаружения НЛО

Инопланетяне дали нам план Стоунхенджа

Инопланетяне используют невероятные технологии

Культурная площадь в Розуэлле примет уфо-фестиваль

НЛО вблизи ядерных установок ставят экспертов в тупик

НЛО замечен над поверхностью Луны

Оборона землян будет быстро подавлена инопланетянами

Общественный колледж Портленда предлагает курс по НЛО

Одна из дюжины звезд поедает свои планеты

Официальные лица США ничего не знают о НЛО

Планетологи пытаются оценить толщину льда на Европе

Поиски обломков рейса MH370 дали новую надежду

Пришло время изучить лунные лавовые трубки

Самые паранормальные места в Нью–Йорке

Строительные блоки жизни стабильны в условиях Венеры

Уинстон Черчилль скрывал информацию об НЛО

Уфологи устремились на юг Франции

Фестиваль НЛО пройдет в апреле в Эдинбурге

Шведский архив регистрирует паранормальные явления

Автокресло

Влияние накрутки реакций в Telegram на контентную стратегию. Анализ и рекомендации

Астрофизики дадут подсказку в поисках темной материи

Более 1500 наблюдений НЛО над Великобританией за 4 года

Британский взгляд на внешность инопланетян

В Великобритании замечено почти 2000 наблюдений НЛО

ИИ ChatGPT является очень эффективным инструментом

Как были сделаны татуировки ледяного человека Эци

Как, по мнению британцев, выглядят инопланетяне

Китай может начать атаку на США с Луны

Китай строит ядерный космический двигатель

Люди изменили свои суждения под воздействием ИИ

Наблюдения НЛО в районе Тиссайда

Наблюдения НЛО над Ноттингемширом за последние три года

Намеки на третью планету системе PDS 70

Начались продажи электрических летающих такси

Нашли одну из древнейших звезд

Один астероид создал более 2 млрд вторичных кратеров

Пентагон усердно скрывает информацию об НЛО

Плавающие кристаллы замедляют старение звезд

Планетарная геофизика поможет в поиске инопланетян

Последние наблюдения НЛО в Лестершире

Почему миллиардеры по всему миру строят бункеры

Рентген показал каменного младенца внутри женщины

Робот, который выполнил сальто назад без гидравлики

Сбитый с толку астроном заметил НЛО над Луной

Следующий имплант Neuralink подарит зрение слепым

Собираются создать лунную железную дорогу

Создали импульсный двигатель на водяном топливе

У людей с гаванским синдромом не выявили повреждений мозга

Флотилия НЛО замечена над горой Шаста

Эра ИИ наступит быстрее, чем мы думали

Анализ может привести к изменению парадигмы о НЛО

Более 1500 наблюдений НЛО над Англией за 4 года

В Башкирии заметили падение с неба светящегося шара

Вампиршу XVI века похоронили с кирпичом в зубах

Детей из Зимбабве мучает полтергейст

Екатеринбуржцы увидели НЛО в облаках над городом

Жительница Эдинбурга заметила дискообразный НЛО

Загадка Безумного камня

Йог 22 года медитирует на жутком холоде

Как мы будем с ними разговаривать с инопланетянами

Легендарная подземная школа чернокнижников

Мы увидим полностью созданные ИИ игры через 5-10 лет

Наблюдения НЛО в Англии с 2020 года

Наблюдения НЛО над Мерсисайдом

Наркомана убила статуя Будды

НАСА обнаружит жизнь на Европе к 2030 году

Нечто с длинной шеей попал на камеру наблюдения

НЛО пролетает над поверхностью Луны

НЛО сбили в бразильском городе Пау Гранде

Новые изображения дьявольской кометы

Новые необычные наблюдения НЛО в районе Ковентри

ООН приняла эпохальную резолюцию по ИИ

Полемика вокруг загадочных сферул не утихает

Процедуры отчетности о НЛО и утилизации материалов

Рост числа государственных служащих-роботов

Самые реалистичные сценарии Апокалипсиса

Ужасающее заболевание - синдром лица демона

Что предсказал Нострадамус России

Штаты США, где вы будете похищены инопланетянами

Эволюция мозговых чипов

Бетти Андреассон провела у пришельцев несколько часов

Где в США лучшее место, чтобы увидеть НЛО

Загадочный космонавт Солуэй Ферт

Интерактивная карта НЛО в Великобритании

Истинно верующие атаковали бывшего главу AARO

Историческая уфологическая хроника

Лучшее место для встречи с инопланетянами

Не ждите правды от правительства США о НЛО

Несколько НЛО были замечены над Орегоном

Нефтянник заметил НЛО в форме тарелки

НЛО заметили в штате Миннесота

НЛО над фермой в Орегоне

НЛО украл шесть дней из жизни Трэвиса Уолтона

Офицер полиции Лонни Замора заметил НЛО

Парень заметиил НЛО прежде чем они растворились

Первая трансплантация ГМ-почки свиньи пациенту

Похищение Бетти и Барни Хилл одно из самых странных

Сексуальные эксперименты инопланетян над землянами

Тайна наблюдений НЛО вблизи ядерных объектов

Уфологи терроризируют бывшего директора AARO

Азиатская Зона 51 проводит фестиваль

Астероид изменил форму после удара зонда землян

Вы когда-нибудь сталкивались с инопланетянами в Айдахо

Изменяющий форму НЛО замечен над Бирмингемом

ИИ комментирует теории заговора о Кеннеди

ИИ может заменить умерших близких людей

ИИ становится волком с Уолл-стрит

Масштабная уфо-конференция все ближе

Модель Эбби Клэнси боится инопланетян

Нашли лучшее место для наблюдений НЛО в США

НЛО в форме тарелки парил над нефтяной вышкой

Одержимая женщина помочилась черным

Пациент Neuralink с параличом конечностей играет в шахматы

Похищение в Паскагуле покажут на Netflix

Почему так много людей все еще верят в НЛО

Сверхпроводимости при комнатной температуре не существует

Уфологи собрались у офиса Чака Шумера в Нью-Йорке

Уфологи устремились в тихий город Лимож

Уфологическая неделя на британском ТВ

Я вырос, мучимый злыми демонами, теперь я экзорцист

Быстрые займы онлайн

Аватар никогда не будет лгать или будет

Адмирал ВМС видел секретные файлы об НЛО

Водород обеспечивал энергию при зарождении жизни

Высокоскоростная камера зафиксировала полет НЛО

Добровольцы обнаружили 15 редких активных астероидов

Инопланетяне более чем реальны

Как Земля остается пригодной для жизни

Может ли земная жизнь выжить у красного карлика

Наблюдения НЛО в Арканзасе

Нам следует изучать на неопознанные подводные объекты

Нейтринный фон мог бы многое рассказать нам о Вселенной

Нехватка воды приводит к образованию кругов фей

НЛО замечен над Лас-Вегасом и горой Спирит

Оператор нефтяной вышки заметил НЛО

Опубликована карта активных черных дыр

Песчаные дюны Титана состоят из разбитых маленьких лун

Сколько времени потребуется, чтобы обойти Марс

Таинственные звери Японии. Жуткие ползающие твари

Тайна сознания. Чего может достичь наука

Уфо-конференция стоимостью 160 фунтов за билет

Британский спецназ обнаружил сбитый НЛО

Воспроизвели самую раннюю форму жизни в лаборатории

Где замечали рейс MH370 на картах Google

ИИ представляет угрозу для человечества

Кукла на ветрине пугает покупателей

НЛО - это одно, но НПО представляют реальную угрозу

НЛО представляют явную и настоящую опасность

Новые кадры НЛО являются ключом к разгадке тайны

НПО представляют угрозу

Пентагон продолжает поиски внеземной жизни

Пилоты путают НЛО со спутниками Starlink

Портативные наборы для обнаружения НЛО

Робот пародирует Илона Маска и Дональда Трампа

Секретные материалы газеты Гримсби Телеграф

Сколько НЛО было замечено в Мичигане

Тайна, стоящая за взрывом наблюдений НЛО

Тайны легендарного наблюдения 'Огни Феникса'

Уфологи вызовут НЛО для документального фильма

Что случилось с рейсом MH370

Я скептически отношусь к инопланетным НЛО

Натуральная продукция по уходу за лицом и телом. Основные плюсы

Военный ИИ Пентагон улучшал с помощью StarCraft II

Дементора сняли в небе над Калифорнией

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика