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

Аорту признали самостоятельным органом

В нашей Вселенной нет темной материи

В Томске встретили черного снегиря

Вулканизма на дне океана Европы нет

Вулканы Марса

Гелий-3 собрались добывать на Луне

ИИ открыл 30 000 спиральных галактик

Как в Бразилии появился свой Розуэлл

Мужчина прожил 39 лет и 100 дней с пересаженным сердцем

Научный сотрудник усомнился в прогнозе коллеги

Новый метод поиска светлой темной материи

Сейсмолог-любитель предрекает мегаземлетрясение

Секреты того, как рождаются планеты

Теплый Юпитер обнаружен у далекой звезды

Удивительные открытия о селевых потоках на Марсе

Фотоноподобные электроны в четырехмерном мире

Цыганский пророк предрек пугающие события

Частицы с одинаковым зарядом притянулись друг к другу

Что климат Арракиса может рассказать нам об экзопланетах

Шарики на морском дне порождены астероидом

Бюджет космических сил США превышает бюджет НАСА

В школе на юге Индии начал работу первый робот-учитель

Воспроизвели ключевой процесс эволюции жизни

Вслед за теленком-клоном могут появиться копии собак

Гигантский вулкан обнаружен на Марсе

Голубая спираль появилась посреди северного сияния

Древний лед может существовать на космических объектах

ИИ помогает определить происхождение тяжелых элементов

Испытывают ли астронавты космические головные боли

Набор зеркал для фокусировки сверхмощных лазеров

Найден способ определять опасные предметы в толпе

НЛО упал в неба в Йорке

Новый минерал открыли в Карелии

Объяснение нитки жемчуга вокруг сверхновой

Пентагон нарушил свое молчание по поводу НЛО

Пентагон публикует новые данные об НЛО

Попробовали бы вы пирог с питоном

Правительство использует дипфейки

Пролетая сквозь шлейфы Энцелада

Редкое явление переноса озона из стратосферы к Земле

Система ИИ для ускорения верификации информации

Скайнет в реальной жизни

Тайна татуировок ледяного человека Эци

Терминаторов обвинят в гибели гражданского населения

Топливозаправщик для спутников с ионными двигателями

Уникальный материал для создания лазеров

Уфологи собрались в Олдхэме

Шеф-повар приготовит еду на орбите

Этанол и другие ингредиенты для молодых миров

Я был похищен инопланетянами в 90-х годах

Белый дом рекомендовал отказаться от C и C++

Более точное понимание темной энергии

В NVIDIA появился отдел исследования сильного ИИ

ВВС США зафиксировали НЛО в Северной Дакоте

Вояджер-1 продолжает слать на Землю бессмысленные сигналы

Все ведущие ИИ нарушают авторские права

Запад США - страна НЛО

ИИ Microsoft Copilot возомнил себя властелином мира

ИИ не угрожает рабочим местам из-за высокой стоимости

ИИ стал для Apple самым серьёзным вызовом

Исследователь выходит за рамки уфо-событий 1966 года

Камера темной энергии запечатлела остатки массивной звезды

Кладбище пришельцев. Шокирующая правдивая история

Максимальная масса невращающейся нейтронной звезды

Молодая Вселенная быстро росла

Новая теория, объясняющая рябь на песках Марса

Определен лучший регион для обнаружения НЛО

Отчет Пентагона об НЛО требует вмешательства Конгресса

Палата представителей должна создать подкомитет по НЛО

Последние сообщения о наблюдениях НЛО в Мэриленде

Рельсотронная катапульта для запуска космопланов

Робот-гуманоид Unitree Robotics H1 установил рекорд скорости

Следующая пандемия уже наступила для дикой природы

Сложная химия в холодных глубинах космоса

Суд обязал NSO поделиться кодом шпионского ПО Pegasus

Телескоп LIFE обнаружил биосигналы на Земле

Телескоп Кондор открывает новый мир для астрофизиков

Трудный путь поисков жизни на Марсе

Хакеры могут взломать мозговой чип Neuralink

Этанол и другие ингредиенты жизни нашли в туманности

Аэрокосмические исследования Аэрофлота

Барханы и линейные дюны Марса

В Аризоне высокий уровень наблюдений НЛО

В документе ЦРУ говорится о быстрых летающих тарелках

В Перуанских Андах обнаружен древний мегалит

Интернет стал расскадником теорий заговора

Как долго инопланетяне будут пытаться связаться с нами

Как космонавт Георгий Гречко НЛО искал

Как раскрывать преступления в космосе

Космонавт оценил перспективу встречи с НЛО

Метеобюро Шотландии объясняет НЛО-облака

Метеорит пролил свет на взрыв из далекого прошлого

Милиционер, державший в холодильнике Алешеньку

На Приморье впервые обрушился огненный смерч

Наблюдения НЛО в районе Ярдли

Ожидаются гигантская комета и экокатастрофы

Разрабатывают искусственные строительные блоки жизни

Расширение Вселенной - загадка остается нерешенной

Секретной работы над инопланетными технологиями нет

Спутник Юпитера Европа производит мало кислорода

Стенограмма закрытого брифинга директора AARO

Титан является испытательным полигоном для метана

Устранение рисков, связанных с ИИ в научных исследованиях

Феномен огней Финикса все еще не разгадан

Череда странных происшествий в Мичигане

Что ждет Россию в високосном году

Что предсказывал Нострадамус России на 2024 год

Экзопланета обречена врезаться в свою звезду

Эксперты обвиняют правительство в искажении правды

Ясновидящая почистила клиентку на 67 млн рублей

Загадка богатой азотом галактики

ИИ доверили сеть железных дорог Китая

Искусственный интеллект назначает встречу в космосе

Как голландская деревня стала одержима НЛО

Как лучше всего упаковать вещи для полета в космос

Наблюдения НЛО в Западном Мичигане

Наблюдения НЛО над штатом Нью-Джерси

Никаких свидетельств сокрытия НЛО не обнаружено

Новое образование на кипящей поверхности Бетельгейзе

Облако НЛО привлекло внимание жителей Окленда

Огни Феникса стали легендой Аризоны

Пентагон одной рукой дает, а другой забирает

Разгадываем тайну оклахомского НЛО

Сеть небольших луноходов готова к запуску

Сокрытие фактов об НЛО рассмотрено в отчете Пентагона

Струя газа в атмосфере Юпитера колеблется раз в 4 года

США предлагает объяснение наблюдений НЛО

Таинственный монолит заметили на уэльском холме

Уфо-лоббист из Вашингтона опровергает отчет Пентагона

Человеческая моча стимулирует рост фасоли на Марсе

2024 год зеленого деревянного дракона, что нам несет

Реставрация зубов. Особенности и этапы

Звезда, разорванная на части черной дырой

ИИ для обнаружения скрытого космического мусора

ИИ, отслеживающий эмоции работников

Крупнейшая в мире конференция на тему НЛО

Лазерное оружие DragonFire показали в действии

Министерство обороны разрабатывает систему Гремлин

Новая порция данных об НЛО

Обнаружили старейшую мертвую галактику

Отчет Пентагона об НЛО вызывает много вопросов

Пентагон не скрывает технологии НЛО

Пентагон раскрыл новую систему наблюдения Гремлин

План Пентагона по реинжинирингу технологий НЛО

Последние наблюдения НЛО в Массачусетсе

Правительство США прячет тела инопланетян

Правительство США хотело реконструировать НЛО

Прокурор города Рок-Спрингс снял НЛО

Таинственные различия между живыми клетками

Телепортирующийся НЛО с оранжевыми огнями

Турист нашел таинственный серебряный монолит

Чем на самом деле является большинство НЛО

Британские охотники за НЛО вызвали инопланетный корабль

Гавайи - горячая точка для наблюдений НЛО

Где в нашей Солнечной системе может скрываться жизнь

Датчики Гремлин помогут выявлять аномалии на орбите

Доказательств существования инопланетян нет

Заявления о наблюдениях НЛО опровергнуты

Интригующие заявления Пентагона об НЛО

Китай клонирует пару тибетских коз

Китай установит на Луне всевидящую систему наблюдения

Майли Сайрус вступала в контакт с инопланетянином

Наблюдения НЛО были ошибочной идентификацией

Надежды найти жизнь на Европе рухнули

Нет никаких свидетельств инопланетных технологий

Нет никаких свидетельств контактов с инопланетянами

НЛО были ошибочно идентифицированы

Отчет Пентагона развенчивает мифы об НЛО

Официальные лица правительства США незнают о НЛО

Полиция Розуэлла представила новые нашивки с НЛО

Полное отсутствие доказательств существования НЛО

Уфолог вызвал инопланетный космический корабль

Риелторское агентство. Плюсы сотрудничества

Большинство НЛО были обычными объектами

Виновата ли Тейлор Свифт в теории заговора о соцсетях

Доказательств присутствия инопланетян не обнаружено

ИИ для ультразвукового исследования астронавтов

Инопланетяне или военная техника

Искусство ИИ и креативность человека

Как превратить Марс в пригодный для жизни мир

Миссия Кеплер позволила открыть тысячи экзопланет

Многие наблюдения НЛО были военными испытаниями

Мумифицированный плод может быть инопланетянином

Мы никогда не видели НЛО и не работали с их технологиями

Очень странное поведение электронов

Пентагон не нашел инопланетных технологий

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика