5 декабря 2022

Ученые впервые смоделировали пространственную червоточину при помощи квантового компьютера

В научной фантастике червоточины обычно описываются как некие туннели, соединяющие напрямую две точки пространства, что позволяет практически моментально перемещаться на огромные расстояния. Однако, эти странные образования могут быть реальными, возможность их существования даже обоснована в Общей теории относительности. И в течение нескольких десятилетий ученые пытаются найти червоточины в глубинах космоса для того, чтобы изучить их и, возможно, использовать в очень далекой перспективе.

В настоящее время существует несколько моделей и теорий касательно червоточин, которые конфликтуют и противоречат друг другу до такой степени, что свойства червоточин так и продолжают оставаться непонятной величиной. И в связи с этим возникает парадокс - для того, чтобы найти червоточины, люди, вероятно, должны знать больше, чем даст нам новых знаний их обнаружение. В этом случае очень большую пользу может принести компьютерное моделирование, при его помощи физики могут проверить различные модели червоточин и выяснить, как они будут вести и проявлять себя в реальности.

И лишь недавно ученым удалось сделать это впервые при помощи квантового компьютера, использующего странные законы квантовой механики, на основе которых, как подозревают ученые, работают и сами червоточины. Ведь работа червоточины, моментально перемещающей вещи сквозь огромные расстояния, весьма напоминает явление квантовой телепортации, за счет которого информация может быть моментально передана от одной запутанной частицы к другой, невзирая на разделяющее их расстояние, которое в теории может быть бесконечно большим.

Ученые компании Google, Калифорнийского технологического института и Национальной лаборатории имени Ферми создали модель под названием SYK, предназначенную для моделирования эффектов квантовой гравитации. В недра квантового компьютера Sycamore были загружены две модели SYK, которые были запутаны друг с другом на квантовом уровне при помощи кубитов компьютера. И после этого в одну из моделей были загружены тестовые данные.

Вполне ожидаемо, что эти же данные сразу же появились и во второй модели, что не только продемонстрировало квантовую телепортацию, но и работу квантовой гравитации. И это является самым реалистичным на сегодняшний день моделированием того, как червоточина будет работать в реальном мире.

Согласно некоторым теориям, для открытия и поддержания червоточины в течение длительного времени, достаточного для прохождения сквозь нее какого-нибудь объекта, требуется импульс так называемой отрицательной энергии, которая, по идее, должна аннигилировать с обычной (положительной) энергией. Эта идея была проверена во время моделирования, признаки наличия и работы червоточин были обнаружены только при подаче "виртуальных" импульсов отрицательной энергии. И это является дополнительным подтверждением того, что используемые модели представляют собой нечто гораздо большее, чем простое явление квантовой телепортации.

Конечно, все это крайне далеко от фактического туннеля в пространственно-временном континууме. Однако, эта модель, являющаяся лишь первым шагом к созданию более сложных и достоверных моделей, позволит физикам изучать эффекты квантовой гравитации и параметры реальных червоточин. И, по мере совершенствования подобных моделей, ученые смогут выяснить то, где и как надо искать реальные червоточины в глубинах Вселенной, если они, конечно, существуют в реальности.