Féregjáratot alkottak kvantumszámítógépen

Az MIT, a Caltech és Harvard kutatói olyan kvantumrendszert modelleztek, amiben a kvantuminformáció úgy utazik, mint az anyag egy féregjáratban. A kísérlet lényegében a mai fizika egyik legnagyobb megoldatlan problémája, az általános relativitáselmélet világképe és a kvantummechanika közötti ellentmondás feloldása.

Einstein általános relativitáselmélete 1915-ben a tömeg téridőt görbítő hatásával magyarázta a gravitációt. Kollégájával, Nathan Rosennel 1935-ben írták le elméletüket, amelyben létezhetnek a tér két távoli pontját összekötő féregjáratok szélsőséges körülmények között. Ilyen Einstein-Rosen-hidak köthetik össze a fekete lyukak középpontját – a tudományos-fantasztikus irodalomban a fénynél gyorsabb utazást lehetővé tevő féreglyukak azonban sem méretük, sem a fekete lyukak anyagot lespulnizó, időt megállító tulajdonságai miatt nem átjárhatók.

Két fizikus, Juan Maldacena és a Leonard Susskind 2013-ban állt elő egy olyan elmélettel, amelyben féreglyukakat Einstein másik titokzatos elméletével, a kvantumrészecskék összefonódásával egyesítették. Ennek lényege, hogy a extrém gravitáció által létrehozott féreglyuk és a kvantuminformáció teleportációja ugyanaz.

A Caltech részecskefizikusa, Maria Spiropulu egy olyan szimulációt épített, amit egy gondolatkísérlet inspirált, amiben a téridőnek absztraktabb formái jönnek létre abból fakadóan, hogy a részecskék egyfajta szellemvilágban léteznek, ahogyan egy kétdimenziós hologram képes háromdimenziós kép hatását kelteni. A Daniel Jafferis elméleti fizikus által 2017-ben felvetett kísérlet úgynevezett Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) univerzummodellen alapul, amiben a mi három dimenziónk helyett csak egy térbeli dimenzió létezik.

Jó lesz még valamire

Spiropulu és kollégái ilyen játékuniverzumokon igyekeztek reprodukálni a gravitáció hatásait. A modellezést csak a kvantumszámítógépek jelenlegi képességei korlátozták, de sikerült a Google Sycamore kvantumprocesszorán előállítani egy egzotikus univerzum szimulációját működő féreglyukkal. Az ebbe bedobott qubit (a hagyományos bit kvantum megfelelője) az anyaghoz hasonlóan megjelent a járat másik oldalán.

Míg a kutatók egy része ígéretes iránynak tekinti a kísérletet, mások úgy vélik, hogy ez zsákutca. Az MIT matematikusa, Peter Shor szerint például a Google-nél tesztelt elméletnek nagyon kevés köze van a létező Világegyetemben elképzelhető kvantumgravitációhoz. Lehet ugyanakkor, hogy nem kell, hogy köze legyen a Világegyetemhez a kutatásban részt vevő Joseph Lykken, a Fermilab kutatási igazgatóhelyettese szerint, ha a qubiteket úgy is sikerült volna teleportálni, hogy a SYK modelleket a Föld átellenes pontjain működő kvantumszámítógépeken futtatják.

(LiveScience, Nature, Space.com)

(Borítókép:  Getty Images Hungary