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

Дезинформация о климате вызывает теории заговора

Есть ли жизнь на Марсе

Женщина и ее сосед увидели прозрачную сущность

ИИ ChatGPT станет ещё лучше, а больше всего выиграет Microsoft

ИИ помогает обнаружить антитела со сверхпрочной связью

Инопланетяне готовят захват земных правительств

Как звучат планеты

Какие группы людей склонны переоценивать свой IQ

Люди видят медведей, а не бигфутов

Мистические места России, которые стоит увидеть

Мозг предвзято относится к новой информации

Над Тюменью появился символ Z

Несколько огромных НЛО пролетели над Сан-Антонио

НЛО образуют треугольник над Якимой

Охотники за инопланетянами получают помощь от ИИ

Пилот самолета рядом с Москвой заметил НЛО

Под поверхностью Мимаса есть жидкий океан

Поймали 25 неопознанных повторяющихся сигналов

Потрясающие перламутровые облака над Абердинширом

Правда и вымысел о создании Петербурга

Пророчества Владимира Жириновского

Прошло 64 года со дня трагедии на перевале Дятлова

Разработали приложение для уфологов

Ранее неизвестный фазовый переход в ранней Вселенной

Редкая двойная звезда имеет странную орбиту

Робот-фея, который летает по воздуху с помощью силы ветра

Самые страшные предсказания Нострадамуса

ФБР и увечья крупного рогатого скота

Черные геологи тоннами вывозят уникальные минералы

Численное моделирование образования планетезималей

Будущие космические телескопы будут построены в космосе

Все ли криптиды сверхъестественны

Вы не можете проверить говорит ли ChatGPT правду

Геологические процессы на Тритоне

Глубокие разломы и вырезанные водой долины на Марсе

Добыча полезных ископаемых в космосе не спасет Землю

Загадочная мумия двухголового гиганта

Издатели запрещают указывать ChatGPT в качестве автора

ИИ ChatGPT научили искать ошибки в программном коде

ИИ научили клонировать любые голоса для озвучки текста

ИИ подключили к поиску внеземного разума по радиосигналам

Икотницы пинежские и не только

Как ИИ придумывают новые препараты

Китай похвастался выпуском первого серийного квантового компьютера

Китайцы впервые клонировали корову молочной породы

Летающий электромобиль XPeng X2 получил разрешение на полеты

Ловушки времени - что это такое

Лохнесские чудовища - паранормальные существа

НАСА смоделировало крошечную часть Луны на Земле

Первый шаг к прогнозированию срока службы электрических космических двигательных установок

После ударов молний в земле образуются редкие кристаллы

Представление о пылевых вихрях на Марсе поставили под сомнение

Пророк предсказал начало Третьей мировой из-за авиакатастрофы

Скоро запустят обсерваторию на обратную сторону Луны

Создание призрачных зеркал для мощных лазеров

Создатель ChatGPT разработал инструмент для выявления ИИ-текстов

Странные случаи встреч с НЛО на поле боя

Тяговый луч из Star Trek стал реальностью

Формирование квантового вихря в лаборатории

Экстремальные объекты, непрерывно производящие гравитационные волны

Бигфуты не с этой планеты

Видео вращения четырех экзогигантов вокруг звезды HR 8799

Виртуальную реальность можно использовать для предотвращения неверности

Волна наблюдений НЛО треугольной формы

Детектор Super-Kamiokande не нашел частиц темной материи

Доказали необратимость квантовой запутанности

Загадки мифического бигфута

Интересные образования на поверхности Марса

Квантовые компьютеры для решения ранее неразрешимых задач

Комета из другой звездной системы приближается к Солнцу

Копии абхазского дольмена и кромлеха установили в этнопарке

Кто по гороскопу наделен даром ясновидения

Люди-эхолокаторы

Метеорит пролетел над Красноярским краем

Мир достигнет ключевого порога потепления через 10-12 лет

Над Екатеринбургом пролетел метеорит

Над карельским Ведлозером заметили НЛО

НЛО, бигфут, слендермен и многое другое

Околосмертные переживания людей, которых вернули к жизни

Открыли восемь радиосигналов внеземных цивилизаций

Отсутствие инопланетян означает, что с нами никогда не свяжутся

Поможет ли машинное обучение найти внеземную жизнь

Преподаватели смотрят на возможности ИИ ChatGPT

Причиной гибели группы Дятлова стала азотная кислота

Самолет, следовавший в Казань, встретил в небе НЛО

Самые большие загадки Титаника

Сверхпроводимость запускается в графене под магическим углом

Связь между популяцией медведей и числом бигфутов

Сериал 'Последние из нас' подчеркивает реальную угрозу грибковых патогенов

Смогли передать радиосигнал почти без затрат энергии

Кожаный аксессуар ручной работы как идеальный подарок

Услуга аустаффинга рабочего персонала

Дело Розуэлла и операция МК-Ультра

Дневник человека побывавшего в 3906 году

Жуткая и странная смерть семьи Чундават

Инопланетная активность в Долине огней

Инопланетная жизнь на Марсе уже найдена

Инопланетный космический корабль в Солнечной системе

Инопланетяне приходят не с миром

Исчезнувшие цивилизации древних

Как по форме ладоней и длине пальцев определить характер

Как три пылинки раскрывают секреты астероидов

Медитация делает монахов здоровее обычных людей

Певица Майли Сайрус видела НЛО

Письменность аборигенов острова Пасхи расшифровали

Почему ученые боятся вскрыть гробницу китайского императора

Саксайуаман - невероятная крепость древних

Сколько цивилизаций существовало на Земле

Существа действительно больших размеров

Тайна ужасного трупа на водохранилище Сан-Паулу

Экзопланета не смога объяснить необычное радиоизлучение красного карлика

Этот год станет переломным

Астрологи, стоит ли им верить

Бигфут разговаривает с индейцами

Буддийские монахи при жизни мумифицировали свои тела

Гадание по цифрам штрихкода в нумерологии

Гадания на любовь в день святого Валентина

Гиганты замечены в горах Мексики

Как Зона 51 стала рассадником теорий заговора

Маджестик-12. Дезинформация и интриги

Меряченье - полярный психоз Кольского полуострова

На высоте 611 в районе Дальнегорска упал НЛО

НЛО заметили в Камышине

НЛО, пришельцы и Советский Союз

Плутон - планета магов и вождей

Предсказания афганского математика Сидика Афгана

Серебряный диск заметили над Калифорнией

Снова начинается полемика на тему Кеннеди и НЛО

Таинственная бездонная яма, ведущая в параллельные миры

Хребет Таганай - канал в параллельный мир

Что нас ждет в 2023 году

Шахтеры в Сибири откопали странную статую ангела

Александр Вейгерс - человек, запатентовавший НЛО

Астрология Древнего Египта

Астрология, гороскоп и натальная карта

Боевые колдуны напоминали шарлатанов

Ведическая астрология джйотиш для начинающих

Вера в привидения и НЛО мешает качественному сну

Власть стихий в астрологии для знаменитостей

Встреча с НЛО в Миссури, которая длилась годами

Гадание по волосам на голове на будущее

Группа НЛО следует за пассажирским самолетом

Девять звёзд предскажут вашу судьбу

ИИ ChatGPT может создавать академические статьи

Метеориты из внешней Солнечной системы принесли жизнь на Землю

Метеориты раскрывают происхождение летучих химических веществ

Мифическая генеалогия Остапа Бендера

Мозговой имплантат позволит вам использовать соцсети силой мысли

Начинается охота на фотографа, снявшего НЛО

Нашли водяной лёд на далёком астероиде

Нептун - планета медиумов

НЛО вылетает из вулкана Попокатепетль

НЛО замечен в Бедфордшире

Обнаружен самый холодный лед во Вселенной с элементами жизни

Пришельцы прячутся в вулканах

Разбившиеся НЛО и мертвые инопланетяне

Сериал The Last of Us с точки зрения науки

Странные облака были замечены над Техасом

Странные объекты в небе Юго-Восточной Англии

Тайна гуманоида Атакамы раскрыта

Ураганы, которые появляются в результате рождения планет

Частники готовы лететь на Луну

В гибели группы Дятлова обвинили советскую ракету

В Кот-д'Ивуаре 12 детей умерли от неизвестной болезни

В Паленке найдены тысячи артефактов майя времен Пакаля

Веб-камера засняла яркий шар над вулканом Мерапи

Женщин больше привлекают суровые мужчины

Жидкий терминатор уже создан

Жители Техаса спорят, самолет или НЛО пролетел над ними

Загадочные убийства причудливыми и странными способами

Загадочный 12-гранный артефакт нашли в Бельгии

Засекли аномальную вулканическую активность на Ио

Знаки на руке напоминающие заячьи ушки и кошачьи усы

ИИ делает возможным быстрое редактирование генов

Искусственный интеллект может уничтожить человеческую расу

К чему снится мир в розовом свете

Как и когда закончится конфликте на Украине

Как рассчитать нумерологией важные жизненные задачи

Когда дневник или журнал могут быть опасны

Когда и как именно мы увидим инопланетян

Лица, созданные ИИ, теперь выглядят более реальными, чем настоящие

Наука воплощает Вселенную в музыку

Нечто на острове Уайт

Новая техника для поиска звездных пятен

Опубликован подробный отчёт о марсианской погоде

Особый талисман - Камень благодарности

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика