Fizikai, matematikai, astronomai ir net filmų kūrėjai jau seniai susižavėjo sąvoka a kirmgrauža: nenuspėjamas ir dažnai nepastovus reiškinys, kuris, kaip manoma, sukuria tunelius (ir nuorodas tarp dviejų tolimų vietų) erdvėlaikyje. Kita teorija teigia, kad jei susiesite du Juodosios skylės tinkamu būdu galite sukurti kirmgraužą.
Kirmgraužų tyrinėjimas – tai tarsi nepilnos galvosūkio dėliojimas, nežinant, kaip turėtų atrodyti galutinis paveikslas. Remdamiesi užbaigtais vaizdais aplink jį galite apytiksliai nuspręsti, kas turėtų būti tarpuose, bet negalite tiksliai žinoti. Taip yra todėl, kad dar nėra galutinių įrodymų, kad kirmgraužos iš tikrųjų egzistuoja. Tačiau kai kurie pagrindinių lygčių ir fizikos teorijų sprendimai pasiūlykite tai toks subjektas egzistuoja.
Siekdami suprasti šio kosminio fantomo savybes, remiantis tuo, kas buvo iki šiol, mokslininkai iš Caltech, Harvardo, MIT, Fermilab ir Google sukūrė maža „kirmgrauža“ efektas tarp dviejų kvantinių sistemų, sėdinčių tame pačiame procesoriuje. Negana to, komanda per ją galėjo pasiųsti signalą.
Pagal Quantatai pralenkia „Caltech-Google“ komandą už IBM-Quantinuum komandą, kuri taip pat siekė sukurti kirmgraužos teleportaciją.
Nors tai, ką jie sukūrė, deja, nėra tikras įtrūkimas erdvėlaikio audinyje, sistema imituoja žinomą kirmgraužų dinamiką. Kalbant apie savybes, kurias paprastai laiko fizikai, pavyzdžiui, teigiamą ar neigiamą energiją, gravitaciją ir dalelių elgesį, kompiuterinis modeliavimas efektyviai atrodo ir veikia kaip maža kirmgrauža. Šis modelis, spaudos konferencijoje sakė komanda, yra būdas ištirti pagrindines visatos problemas laboratorinėmis sąlygomis. Šią savaitę žurnale buvo paskelbtas straipsnis, aprašantis šią sistemą Gamta.
„Mes radome kvantinę sistemą, kuri pasižymi pagrindinėmis gravitacinės kirmgraužos savybėmis, tačiau yra pakankamai maža, kad ją būtų galima įdiegti šiuolaikinėje kvantinėje aparatinėje įrangoje“, – sakė Caltech fizikos profesorė Maria Spiropulu. pranešimas spaudai. „Šis darbas yra žingsnis link didesnės kvantinės gravitacijos fizikos bandymo naudojant kvantinį kompiuterį programą.
[Related: Chicago now has a 124-mile quantum network. This is what it’s for.]
Kvantinė gravitacija yra teorijų rinkinys, nurodantis, kaip taisyklės, reglamentuojančios gravitaciją (kuri apibūdina, kaip elgiasi medžiaga ir energija) ir kvantinę mechaniką (kuri apibūdina, kaip elgiasi atomai ir dalelės), dera. Mokslininkai dar neturi tikslios lygties kvantinei gravitacijai mūsų visatoje apibūdinti.
Nors mokslininkai maždaug 100 metų svarstė ryšį tarp gravitacijos ir kirmgraužų, tik 2013 m. buvo manoma, kad susipainiojimas (kvantinės fizikos reiškinys) turėjo įtakos šiam ryšiui. O 2017 m. kita mokslininkų grupė pasiūlė, kad perkeliamos kirmgraužos veikė panašiai kaip kvantinė teleportacija (kurios metu informacija perkeliama erdvėje, naudojant įsipainiojimo principus).
Paskutiniame eksperimente, kuris buvo vykdomas tik 9 kubitais (kvantinis dvejetainių bitų atitikmuo klasikiniame skaičiavime) Google Sycamore kvantiniame procesoriuje, komanda naudojo mašininį mokymąsi, kad nustatytų supaprastintą kirmgraužos sistemos versiją, kuri galėtų būti užkoduota dabartinėje. kvantinės architektūros ir tai išsaugotų gravitacines savybes“, – aiškino Spiropulu. Eksperimento metu jie parodė, kad informacija (kubitų pavidalu) gali būti siunčiama per vieną sistemą ir vėl pasirodo kitoje sistemoje tinkama tvarka – elgesys yra panašus į kirmgraužą.
[Related: In photos: Journey to the center of a quantum computer]
Taigi, kaip tyrėjams pavyksta sukurti mažą visatą dėžėje su savo specialiomis taisyklėmis ir geometrija? Pasak „Google“, specialus skirtingų fizinių teorijų atitikimas (techniškai žinomas kaip AdS/CFT) leido mokslininkams sukurti į hologramą panašią visatą, kurioje jie gali „sujungti objektus erdvėje su specifiniais sąveikaujančių kubitų ansambliais paviršiuje“. tyrinėtojai rašė a tinklaraščio straipsnis. „Tai leidžia kvantiniams procesoriams tiesiogiai dirbti su kubitais, tuo pačiu suteikiant įžvalgų apie erdvės ir laiko fiziką. Kruopščiai apibrėžę kvantinio kompiuterio parametrus, kad būtų galima imituoti tam tikrą modelį, galime pažvelgti į juodąsias skyles arba net eiti toliau ir pažvelgti į dvi juodąsias skyles, sujungtas viena su kita – konfigūracija žinoma kaip kirmgrauža.
Tyrėjai naudojo mašininį mokymąsi, kad surastų tobulą kvantinę sistemą, kuri išsaugotų kai kurias pagrindines gravitacines savybes ir išlaikytų energijos dinamiką, kurią jie norėjo pavaizduoti modeliu. Be to, jie turėjo imituoti daleles, vadinamas fermionai.
Grupė spaudos konferencijoje pažymėjo, kad yra tvirtų įrodymų, kad mūsų visata veikia pagal panašias taisykles kaip ir holograminė visata, stebima kvantiniame luste. Mokslininkai „Google“ tinklaraščio elemente rašė: „Gravitacija yra tik vienas unikalaus kvantinių kompiuterių gebėjimo ištirti sudėtingas fizines teorijas pavyzdys: kvantiniai procesoriai gali suteikti informacijos apie laiko kristalus, kvantinį chaosą ir chemiją.