V kvantovém počítači byla poprvé vytvořena průchozí červí díra

Datum 04.12.2022

Foto: Pawel Czerwinski, Unsplash

Červí díry jsou často námětem pro vědecko-fantastické filmy jako třeba Interstellar, i když zrovna tento film byl pojat snad nejvědečtěji jak jen to šlo. Pokud však jde o červí díry je možné (ačkoliv zatím neprokázané), že existují i ve skutečném vesmíru. Fyzikové nyní použili kvantový procesor k simulaci průchozí červí díry, která teleportuje informace mezi dvěma kvantovými systémy.

Ve světě fantazie respektive v současné realitě doposud neprokázaných vědeckých poznatků jsou červí díry obvykle zobrazovány jako tunely, které spojují dva vzdálené body ve vesmíru a umožňují okamžité cestování napříč vesmírem. Sám Einstein se o jejich možné existenci jako součást své obecné teorie relativity zmiňoval a v následujících desetiletích vědci zkoumali, kde a jak je můžeme najít.

Jejich vlastnosti jsou však stále málo známé a existuje několik protichůdných modelů. To vytváří paradox – abychom zjistili více, potřebovali bychom pozorovat skutečné červí díry, ale abychom je mohli pozorovat, potřebovali bychom zjistit více, abychom věděli, co hledat. Počítačové simulace mohou pomoci tuto smyčku prolomit, protože umožňují fyzikům testovat různé modely červích děr a zjistit, jak by se mohly chovat.

V nové studii toho vědci poprvé dosáhli. Tento druh simulace však nelze spustit na klasickém počítači – bylo zapotřebí využít výkon kvantových počítačů, které využívají zvláštní oblast kvantové fyziky k provádění výpočtů mimo dosah tradičních počítačů.

Tým zkoumal zajímavou souvislost mezi červími dírami a kvantovou fyzikou – myšlenka, že červí díra posílá věci napříč vesmírem během mrknutí oka, zní podezřele podobně jako kvantová teleportace, kdy lze okamžitě poslat informaci mezi dvěma provázanými částicemi bez ohledu na to, jak jsou od sebe vzdálené.

Pomocí kvantového procesoru Sycamore společnosti Google provedli vědci z Caltechu, Harvardu, Fermilabu a Googlu první simulaci červí díry. Klíčem byl zavedený model známý jako SYK, který dokáže simulovat kvantové gravitační efekty – v tomto případě tým provázal dva zjednodušené systémy SYK dohromady a poté do jednoho z nich poslal kvantový bit (qubit).

A skutečně, informace se objevila v druhém systému. To prokázalo nejen kvantovou teleportaci, ale protože oba modely SYK simulují také kvantovou gravitaci, jednalo se o realistickou simulaci toho, jak by v reálném světě fungovala průchozí červí díra.

Dlouho se předpokládalo, že aby červí díra zůstala otevřená dostatečně dlouho na to, aby jí mohlo něco projít, musel by ji zasáhnout výbuch záporné energie. Při simulacích tým tuto teorii testoval a zjistil, že signatury červí díry fungují pouze tehdy, když ji zasáhnou pulzem simulované záporné energie – nikoli však energie kladné. To podle týmu potvrzuje, že model představuje více než jen standardní kvantovou teleportaci.

“Našli jsme kvantový systém, který vykazuje klíčové vlastnosti gravitační červí díry, a přitom je dostatečně malý na to, aby se dal implementovat na dnešním kvantovém počítači,” řekla Maria Spiropulu, hlavní řešitelka studie. “Tato práce představuje krok k rozsáhlejšímu programu testování kvantové gravitační fyziky pomocí kvantového počítače. Nenahrazuje přímé sondy kvantové gravitace stejným způsobem jako jiné plánované experimenty, které by mohly v budoucnu zkoumat efekty kvantové gravitace pomocí kvantového snímání, ale nabízí výkonné testovací prostředí pro procvičení myšlenek kvantové gravitace.”

Do skutečného časoprostorového tunelu to má samozřejmě daleko, ale tým tvrdí, že tento model by mohl fyzikům pomoci zkoumat vlastnosti skutečných červích děr, pokud existují. To by mohlo zlepšit naše znalosti o nich do té míry, že bychom nakonec mohli přijít na to, jak je hledat ve vesmíru.

Richard Pappen
zdroj: Caltech

Dny teplárenství 700 x 200 px

Komentáře k článku (1)

  1. Nikde, ani ve zdroji, jsem se nedocetl na jakou vzdalenost se to podarilo. Zhruba dva roky zpet jsem cetl, ze v Cine se toto podarilo a QUBIT se objevil na satelitu (tusim ve vesmiru, ale uz si to nepamatuji).

Napsat komentář