1η Μάη
https://dzen.ru/a/ZjH1Utio7C180egG
Στη δεκαετία του 1980, οι φυσικοί αποφάσισαν να συνδέσουν μακρινά σημεία του χωροχρόνου, έτσι ώστε να καταστεί δυνατή η μετάδοση πληροφοριών με ταχύτητες που υπερβαίνουν την ταχύτητα του φωτός. Για το σκοπό αυτό, η κβαντική φυσική έχει αναπτύξει ολόκληρη την έννοια των κβαντικών συντομεύσεων ή των τεχνητών σκουληκότρυπων.
Κβαντικό πείραμα
Η ιδέα των ίδιων των σκουληκότρυπων, που στη λαϊκή επιστημονική λογοτεχνία ονομάζονται επίσης σκουληκότρυπες, εμφανίστηκε μαζί με την καμπυλότητα του χωροχρόνου το 1935. Και πάλι, όλα χάρη στον Αϊνστάιν. Αυτή τη φορά ήταν ζευγάρι με τον Νέιθαν Ρόζεν. Η γενική θεωρία της σχετικότητας επιτρέπει διαφορετικά σημεία του χώρου και του χρόνου να συνδέονται με γέφυρες, κατά μήκος των οποίων, όπως ένα τούνελ, τα αντικείμενα μπορούν να μετακινηθούν αμέσως, ανεξάρτητα από την απόσταση μεταξύ τους.
Θεωρητικά, αυτές οι σκουληκότρυπες είναι πολύ λεπτές. Επομένως, είναι δύσκολο να επιβεβαιωθεί πειραματικά η ύπαρξή τους. Πριν από μερικά χρόνια, οι φυσικοί Μαρία Σπυροπούλου και Daniel Louis Jafferis κατάφεραν να δημιουργήσουν μια σκουληκότρυπα τεχνητά. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποίησαν τον κβαντικό υπολογιστή Sycamore της Google, ο οποίος τους βοήθησε να δημιουργήσουν μακροπρόθεσμη και σταθερή κβαντική εμπλοκή μεταξύ δύο qubits (οι συμβατικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν bit, δηλαδή δυαδικούς αριθμούς).
Η κβαντική συντόμευση που δημιουργήθηκε έγινε μια τεχνητή διασχίσιμη σκουληκότρυπα. Προκειμένου να μειωθεί το επίπεδο θορύβου, δηλαδή τα σφάλματα, αντί για τα διαθέσιμα 72 qubits, χρησιμοποιήθηκαν μόνο 9 στο πείραμα. Τα άλλα δύο έγιναν η είσοδος και η έξοδος της ίδιας της σκουληκότρυπας. Η προσομοίωση αναπαρήγαγε μια κατάσταση στην οποία κάτι έπεσε σε μια από τις μαύρες τρύπες και εμφανίστηκε αμέσως στην έξοδο μιας άλλης, πολύ μακριά από την πρώτη μαύρη τρύπα.
Κβαντομηχανικό φαινόμενο
Το βασικό σημείο στο πλαίσιο των τεχνητών σκουληκότρυπων είναι η κβαντική εμπλοκή. Αυτή είναι μια φυσική διαδικασία κατά την οποία τα σωματίδια επηρεάζουν το ένα το άλλο, σχηματίζοντας μια σύνδεση, και ακόμη και σε τεράστιες αποστάσεις δεν τη χάνουν. Το μοντέλο που δημιουργήθηκε επιβεβαίωσε την ύπαρξη μιας σύνδεσης μεταξύ μπερδεμένων σωματιδίων και σκουληκότρυπων. Και αυτό προτάθηκε πριν από δέκα χρόνια από τους φυσικούς Juan Maldacena και Leonard Susskind.
Πρότειναν ευθέως ότι τα μπερδεμένα σωματίδια συνδέονται με σκουληκότρυπες. Αυτή η ίδια η ιδέα είναι αρκετά ριζοσπαστική, αλλά εξηγεί τέλεια το κβαντομηχανικό φαινόμενο του παραδόξου του τείχους προστασίας της μαύρης τρύπας μέσω της βαρύτητας. Η πρόταση των Maldacen και Susskind βασίζεται στο γεγονός ότι η κβαντική εμπλοκή δεν συμβαίνει χωρίς επικοινωνία φωτός. Το τελευταίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποστολή μηνυμάτων πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός.
Ο φυσικός Μπεν Κέιν ανέπτυξε αυτή τη θεωρία σε σημείο που μια σκουληκότρυπα σχηματίζει μαύρες τρύπες στα δύο άκρα της. Είναι αλήθεια ότι μετά από αυτό γίνεται αδιάβατο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ανακάλυψη του Spyropulu και του Jafferis είναι σημαντική: η κβαντική τους εμπλοκή είναι σταθερή και μακροχρόνια. Βασισμένο στην κβαντική τηλεμεταφορά, το μοντέλο τους προσομοιώνει ακριβώς δύο μαύρες τρύπες για να στείλει πληροφορίες μέσω της πύλης.
Ολογραφική αρχή
Δεν χρειάζεται ένα μεγάλο επιστημονικό άλμα για να στείλετε κάτι φυσικό μέσα από μια σκουληκότρυπα. Αλλά για να δημιουργήσετε μια πραγματική μίνι μαύρη τρύπα, τα qubits πρέπει να είναι πολύ πιο πυκνά. Αυτό είναι ακόμα πολύ δύσκολο να επιτευχθεί πειραματικά. Στην προσπάθεια δημιουργίας τους, ο αλγόριθμος παράγει ένα εξαιρετικά απλοποιημένο μοντέλο της συμπεριφοράς ενός από τα υποσυστήματα της θεωρίας της ολογραφικής αρχής της κβαντικής βαρύτητας, δηλαδή του μοντέλου Sachdev-Ye-Kitaev (SYK).
Ένα σύστημα SYK, μοντελοποιημένο από qubits, αντιπροσώπευε την είσοδο της σκουληκότρυπας και το άλλο αντιπροσώπευε την έξοδο. Έχει αποδειχθεί μαθηματικά ότι η βαρυτική αλληλεπίδραση περιλαμβάνει εμπλοκή των qubits. Το κβάντο σε αυτή την περίπτωση τηλεμεταφέρεται μέσω της σκουληκότρυπας, όπως ακριβώς οι πληροφορίες που παρέχονται στην είσοδο (μία από ένα ζευγάρι μαύρων οπών) αναπαράγονται την ίδια στιγμή στην έξοδο (η δεύτερη από ένα ζευγάρι μαύρων οπών).
Το πείραμα της Σπυροπούλου και του Τζαφέρη είναι επίσης σημαντικό από την άποψη ότι έδειξε πώς οι κβαντικοί νόμοι μπορούν να μοντελοποιηθούν σε κβαντικά συστήματα. Εάν αυτά τα συστήματα βελτιωθούν περαιτέρω, οι ολοένα και πιο περίπλοκες προσομοιώσεις θα οδηγήσουν τελικά σε επιστημονικές ανακαλύψεις που εξηγούν τη φύση των «πάντων».
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου