Американские физики смогли поставить эксперимент, который обещает в итоге создать «теорию всего» — объединить все известные фундаментальные взаимодействия одной теорией. Сегодня на этом пути остаётся один барьер — невозможность связать теорию гравитации с квантовой физикой. Учёные предложили использовать для этого квантовый компьютер. Начали они с простого эксперимента, ведь если получится в малом масштабе, может получиться и в большом.
Источник изображения: Andrew Mueller/INQNET
Эксперимент проводился на квантовом компьютере Google Sycamore 2. В опыте были задействованы всего 9 кубитов из доступных 72. Сделано это было ради снижения уровня шума (ошибок). Более того, вычислительная (симулятивная) часть была возложена на 7 кубитов из 9, а два других служили входом и выходом из «червоточины». Симуляция воспроизводила ситуацию, как если бы в одну из чёрных дыр что-то падало и тут же возникало на выходе из другой далеко отстоящей от первой чёрной дыры.
Важно отметить, что никаких миниатюрных чёрных дыр на квантовой системе не создавалось. Алгоритм лишь воспроизводил сильно упрощённую модель поведения одной из подсистем теории голографического принципа квантовой гравитации, а именно модели Сачдева-Йе-Китаева (SYK). Одна система SYK, смоделированная кубитами, представляла вход «червоточины», а другая — выход.
В основе предложенной идеи лежит математически доказанное предположение, что запутывание кубитов имеет отношение к гравитационному взаимодействию. Если это так, то квантовая телепортация происходит через «червоточины». Эксперимент на квантовом процессоре Google показал, что информация «телепортируется» сквозь пару связанных «чёрных дыр»: поданный на вход сигнал мгновенно воспроизводится на выходе.
Строго говоря, эксперимент не привнёс в науку ничего нового. С тем же успехом можно было взять в руки мелок и нарисовать на асфальте кротовую нору из двух чёрных дыр, как вы себе это представляете. И всё же, учёные сделали шаг вперёд в развитии науки — они на практике доказали, что невообразимые простому разуму квантовые законы доступны для моделирования на квантовых системах. По мере совершенствования таких систем модели и симуляции будут всё сложнее и сложнее, пока не случится тот прорыв, который позволит человеку понять природу всего.