Beykozlu
New member
Çağdaş fizikteki gizem kutularının çoğunu işaretleyen bir deneyde, bir grup araştırmacı Çarşamba günü bir kuantum bilgisayarda bir çift kara deliği simüle ettiklerini ve uzay-zamanda solucan deliği adı verilen bir kısayol aracılığıyla aralarında bir mesaj gönderdiklerini duyurdular. .
Fizikçiler bu başarıyı, evreni şekillendiren yerçekimi ile parçacıkların atom altı alemini yöneten kuantum mekaniği arasındaki ilişkiyi anlama çabasındaki küçük bir adım olarak tanımladılar.
Araştırmayı yürüten California Teknoloji Enstitüsü’nden fizikçi ve Temel Fizik için Kuantum İletişim Kanalları adlı bir konsorsiyumun lideri olan Maria Spiropulu, “Bu önemli çünkü burada yapısı ve yapısı bir bebek solucan deliği” dedi. . “Ve adım adım yetişkin solucan delikleri ve yürümeye başlayan solucan delikleri yapabileceğimizi umuyoruz.”
Çarşamba günü Nature dergisinde yayınlanan raporlarında, araştırmacılar sonucu ölçülü kelimelerle açıkladılar: “Bu çalışma, deneysel bir ortamda geçilebilir solucan deliği dinamiklerini gözlemlemeye yönelik başarılı bir girişimdir.”
Dr. Spiropulu ve meslektaşlarının yarattığı ve kullandığı solucan deliği, gerçek fiziksel uzaydan geçen bir tünel değil, “acil” iki boyutlu uzaydan geçen bir tüneldir. “Kara delikler” bilgisayarı yutabilecek gerçek değil, kuantum bilgisayardaki kod satırlarıydı. Açıkça söylemek gerekirse, sonuçlar yalnızca bir evrenin basitleştirilmiş “oyuncak modeli” için geçerlidir – özellikle holograma benzeyen, uzay-zamanın kenarındaki kuantum alanlarının içeride ne olduğunu belirlediği bir şekilde, Bir çorbanın üzerindeki etiket içeriğini açıklayabilir.
Açık olmak gerekirse: Bu deneyin sonuçları, “Contact” filmindeki Jodie Foster veya “Yıldızlararası” filmindeki Matthew McConaughey gibi galakside dolaşılacak kozmik bir metro olasılığını yakın zamanda sunmuyor.
“Sanırım cevaplaması zor olan kilit soru şu: Simülasyondan bunun gerçek bir kara delik olduğunu mu söylüyoruz?” Harvard’da bir fizik profesörü olan Daniel Jafferis söyledi. “‘Gelişmekte olan kara delik’ terimini biraz seviyorum.”
“Bu yerçekimi durumunda olsaydınız nasıl görüneceğini ve nasıl hissedeceğinizi bulmak için kuantum bilgisayarını kullanıyoruz” diye ekledi. O ve Massachusetts Institute of Technology’de doktora öğrencisi olan Alexander Zlokapa, makalenin baş yazarları.
Fizikçiler, kamuoyunun ve medyanın yanlışlıkla gerçek fiziksel solucan deliklerinin yaratıldığını düşüneceği endişesini dile getirerek makaleye ilgi ve dikkatle tepki gösterdi.
Austin’deki Texas Üniversitesi’nde kuantum hesaplama uzmanı olan Scott Aaronson bir e-postada, “New York Times okuyucularının anlamasını istediğim en önemli şey şudur,” diye yazmıştı. “Eğer bu deney bir solucan deliğini gerçek fiziksel varlığa getirdiyse, o zaman sizin de kalem ve kağıtla her çizdiğinizde bir solucan deliğini gerçek fiziksel varlığa getirdiğinize dair güçlü bir iddia yapılabilir.”
MIT’de deneyde yer almayan bir fizikçi olan Daniel Harlow, deneyin bir kuantum yerçekimi modeline dayandığını ve o kadar basit ve gerçekçi olmadığını, bir kalem ve kağıt kullanılarak da çalışılabileceğini belirtti.
Dr. Harlow bir e-postada, “Dolayısıyla bunun bize kuantum yerçekimi hakkında zaten bilmediğimiz hiçbir şey öğretmediğini söyleyebilirim” diye yazdı. “Öte yandan, bunun teknik bir başarı olarak heyecan verici olduğunu düşünüyorum, çünkü bunu bile yapamazsak (ve şimdiye kadar yapamadık), o zaman daha ilginç kuantum yerçekimi teorilerini simüle etmek KESİNLİKLE masadan kalkmış olur.” Bunu yapacak kadar büyük bilgisayarlar geliştirmenin 10 veya 15 yıl sürebileceğini de sözlerine ekledi.
Stanford Üniversitesi’nde ekibin bir parçası olmayan bir fizikçi olan Leonard Susskind kabul etti. “Bu deneyi yapabileceklerini öğreniyorlar,” dedi ve ekledi: “Burada gerçekten ilginç olan şey, genel göreliliği kullanarak tamamen kuantum fenomenlerini analiz etme olasılığı ve bunun nereye gideceğini kim bilebilir?”
Einstein’ın iki yüzü
Albert Einstein, 1934’te Pittsburgh’daki Carnegie Mellon Üniversitesi olarak bilinen Carnegie Teknoloji Enstitüsü’nde. Kredi… Alamy aracılığıyla Pictorial Press Ltd.
Solucan delikleri, fizik sözlüğüne 1935’te Albert Einstein’ın madde ve enerjinin yerçekimi dediğimiz şeyi yaratmak için uzayı nasıl büktüğünü açıklayan genel görelilik teorisinin daha tuhaf tahminlerinden biri olarak girdi. O yıl Einstein ve meslektaşı Nathan Rosen, uzay-zamanda kara delik çiftlerini birbirine bağlayan kısayolların var olabileceğini bir makaleyle gösterdiler. Fizikçi John Wheeler daha sonra bu bağlayıcılara “solucan delikleri” adını verdi.
Başlangıçta solucan deliklerinin fiilen yararsız olduğu görülüyordu; Teori, içlerine herhangi bir şey girer girmez hızla kapanacaklarını savunuyordu. Bilim kurgu dışında hiç gözlemlenmediler.
Aynı yılın bir ay öncesinde, 1935’te Einstein, Rosen ve Boris Podolsky, kuantum mekaniğinin tesadüfi doğasını itibarsızlaştıracağını düşündükleri bir başka buluş daha yaptılar. Kuantum kurallarının, Einstein’ın “uzaktan ürkütücü eylem” dediği şeye izin verdiğine dikkat çektiler. Bir çift parçacıktan birinin ölçülmesi, ikisi birbirinden ışık yılı uzakta olsa bile diğer parçacığın ölçülmesinin sonuçlarını belirleyecektir. Einstein bu tahminin saçma olduğunu düşündü, ancak fizikçiler artık buna “dolaşıklık” diyorlar ve bunu laboratuvarda her gün kullanıyorlar.
Birkaç yıl öncesine kadar, bu tür kuantum numaralarının yerçekimi ile hiçbir ilgisi olmadığı düşünülüyordu. Sonuç olarak, fizikçiler, Büyük Patlama’da veya kara deliklerin içinde olduğu gibi, iç uzay ve dış uzay alemleri çarpıştığında ne olduğunu açıklayacak hiçbir “kuantum yerçekimi” teorisinden yoksun kaldılar.
Ancak 2013’te Princeton’daki Institute for Advanced Study’de teorik fizikçi olan Juan Maldacena ve Dr. Susskind, bu iki fenomenin – ürkütücü eylem ve solucan delikleri – aslında aynı madalyonun iki yüzü olduğunu ve her birinin farklı ama tamamlayıcı bir matematiksel olarak tanımlandığını öne sürdü. dil.
Bu ürkütücü, birbirine dolanmış parçacıklar, bu mantıkla, aynı derecede gizemli solucan delikleriyle birbirine bağlıydı. Kuantum mekaniği yerçekimini incelemek için görevlendirilebilir ve bunun tersi de geçerlidir. Kuantum fenomenini tanımlayan denklemlerin yerçekimi için Einstein denklemlerinde benzerleri olduğu ortaya çıktı.
Dr. Jafferis, “Tam olarak aynı yanıtı verdiği için hangi tanımı kullandığınız çoğunlukla bir zevk meselesidir,” dedi. “Ve bu inanılmaz bir keşifti.”
kaçış kapakları
Bir kuantum bilgisayarda fizikçiler, iki kara deliği temsil eden kübitler arasındaki hayali bir uzayda bir kısayol açmak ve aralarında mesajlar göndermek ve göndermek için kapılar adı verilen bir işlem devresini kullanırlar. Kredi… Andrew Mueller/INQNET
Son solucan deliği deneyi, fiziğin veya yerçekiminin yeni bir yönünün ortaya çıkıp çıkamayacağını görmek için kuantum büyüsünün kuantum ışınlanması olarak bilinen bir yönünü incelemek için genel göreliliğin matematiğini kullanmayı amaçladı.
Kuantum ışınlamada fizikçiler, mesajın ne olduğunu bilmeden, bir çift halinde dolaşmış iki parçacık (inç veya mil uzakta) arasında bilgi göndermek için bir dizi kuantum manipülasyonu kullanır. Teknolojinin, yeni nesil, kırılmaz bir “kuantum internet”in kalbi olması bekleniyor.
Fizikçiler ışınlanma sürecini iki fincan çaya benzetmeyi severler. Bir çay fincanına bir küp şeker atın ve şeker anında çözünür – sonra, kuantum saatinin bir tıkırtısından sonra, küp diğer çay fincanında bozulmadan yeniden belirir.
Deney, Dr. Susskind ve bağımsız olarak Dr. Jafferis, MIT’den Ping Gao ve Cambridge Üniversitesi’nden teorik fizikçi Aron Wall tarafından yazılan bir çift makaleden sonra akla yatkın hale geldi. Ne de olsa solucan deliklerinin içinden geçilebilir hale getirilmesinin bir yolunu önerdiler. Dr. Gao ve işbirlikçilerinin söylediğine göre, solucan deliğinin çıkış ucunda, kapağı bilgilerin kaçmasına yetecek kadar açık tutacak küçük bir doz negatif enerji vardı.
Klasik fizikte negatif enerji diye bir şey yoktur. Ancak kuantum teorisinde enerji, yerçekimine karşı bir etki yaratarak negatif olabilir. Örneğin, boş uzaydan ödünç alınan enerjiyi kullanarak varoluşa girip çıkan sözde sanal parçacıklar, bir kara deliğin içine düşebilir ve kara deliğin daha sonra geri püskürtmesi gereken enerji biçiminde doğaya bir borç taşıyabilir. Stephen Hawking’in 1974’te hesapladığı bu yavaş sızıntı, kara deliğin enerji kaybetmesine ve küçülmesine neden oluyor.
Spiropulu, bu solucan deliği büyüsünü bir kuantum bilgisayarda yeniden yaratmayı önerdiğinde, Enerji Bakanlığı’ndaki meslektaşları ve sponsorları “tamamen deli olduğumu düşündüler” diye hatırladı. “Ama Jafferis, Haydi yapalım dedi.”
Belirsizlikten yararlanma
Araştırmacıların aslında “solucan deliği benzeri” davranışları kaydettiklerine dair bir ipucu, sinyallerin girdikleri sırayla solucan deliğinin diğer ucundan çıkmasıydı. Kredi… Andrew Mueller/INQNET
Cebinizdeki telefon da dahil olmak üzere sıradan bilgisayarlarda hesaplama para birimi, birler veya sıfırlar olabilen bitlerdir. Kuantum bilgisayarlar, ölçülene veya gözlemlenene kadar 0 veya 1 veya ikisinin arasında herhangi bir yerde olabilen kübitlerde çalışır. Bu, kuantum bilgisayarları, büyük sayıları çarpanlara ayırma ve (belki bir gün) kriptografik kodları kırma gibi belirli türdeki görevler için eşsiz güçlü kılar. Özünde, bir kuantum bilgisayar, bir çözüme ulaşmak için programın tüm olası varyasyonlarını aynı anda çalıştırır.
Dr. Spiropulu, “Belirsizliği bir müttefik haline getiriyor ve onu kucaklıyoruz” dedi.
Tam potansiyellerine ulaşmak için, kuantum bilgisayarların binlerce çalışan kübite ve bir milyon daha “hata düzeltme” kübitine ihtiyacı olacak. Şirketin Venedik, Kaliforniya’daki Kuantum Yapay Zeka laboratuvarı başkanı ve aynı zamanda Dr. Spiropulu’nun ekibinde yer alan Hartmut Neven’e göre Google, on yılın sonunda böyle bir hedefe ulaşmayı umuyor.
Caltech fizikçisi ve Nobel ödüllü Richard Feynman evvel, bu kuantum gücünün nihai kullanımının solucan deliği deneyinde olduğu gibi kuantum fiziğinin kendisini araştırmak olabileceğini öngördü.
Dr. Neven, “Araştırmacıların Feynman’ın rüyasını gerçekleştirebileceklerini görmek beni heyecanlandırıyor,” dedi.
Solucan deliği deneyi, Google’ın Sycamore 2 bilgisayarının 72 kübit içeren bir versiyonunda gerçekleştirildi. Ekip, sistemdeki parazit ve gürültü miktarını sınırlamak için bunlardan yalnızca dokuzunu kullandı. Bunlardan ikisi, deneyde girdi ve çıktı rollerini oynayan referans kübitlerdi.
Diğer yedi kübit, adını üç yaratıcısının (Harvard’dan Subir Sachdev, Mississippi Eyalet Üniversitesi’nden Jinwu Ye ve Caltech’ten Alexei Kitayev) alan SYK adlı bir holografik evrenin zaten basit olan bir modelinin “seyrekleştirilmiş” bir versiyonunu tanımlayan kodun iki kopyasını tutuyordu. . Her iki SYK modeli de aynı yedi kübite yerleştirildi. Deneyde bu SYK sistemleri, biri mesajı anlamsız hale getirerek – onu yutmanın kuantum eşdeğeri – ve ardından diğeri onu dışarı atarak iki kara delik rolünü oynadı.
Dr. Lykken, bir dizi birler ve sıfırların kuantum analoğu olan giriş mesajına atıfta bulunarak, “Buna bir kübit atıyoruz,” dedi. Bu kübit, SYK kübitinin ilk kopyasıyla etkileşime girdi; anlamı rastgele bir sese karıştı ve kayboldu.
Sonra, kuantum saatinin bir tıkırtısında, iki SYK sistemi birbirine bağlandı ve birinci sistemden ikincisine bir negatif enerji şoku geçerek ikincisini kısaca açtı.
Sinyal daha sonra, solucan deliğinin diğer ucunu temsil eden ikinci SYK sistemine bağlı dokuzuncu ve son kübitte orijinal karıştırılmamış haliyle yeniden ortaya çıktı.
Dr. Lykken, araştırmacıların aslında “solucan deliği benzeri” davranışları kaydettiklerine dair bir ipucunun, sinyallerin girdikleri sırayla solucan deliğinin diğer ucundan çıkması olduğunu söyledi.
Dr. Jafferis’in makalesine eşlik eden bir Nature makalesinde, Dr. Susskind ve Stanford’da bir fizikçi olan Adam Brown, sonuçların sıradan kuantum mekaniğinin hala gizemli olan bazı yönlerine ışık tutabileceğini kaydetti. Örneğin, birinci çay bardağında eriyen küp şeker neden diğer bardakta ilk haliyle tekrar ortaya çıkıyor?
İki yazar, “Sürpriz, mesajın bir şekilde iletilmesi değil, karıştırılmadan geçmesidir” diye yazdı.
Dr. Lykken bir röportajda, en kolay açıklamanın, mesajın “gerçekten kısa” da olsa bir solucan deliğinden geçtiğini eklediler. Kuantum mekaniğinde, doğada akla gelebilecek en kısa uzunluk 10’dur. ⁻ ³³ santimetre, sözde Planck uzunluğu. Dr. Lykken, solucan deliklerinin belki de sadece üç Planck boyu uzunluğunda olduğunu hesapladı.
“Yapmayı hayal edebileceğiniz en küçük, en berbat solucan deliği,” dedi. “Ama bu gerçekten harika çünkü artık açıkça kuantum yerçekimini yapıyoruz.”
Fizikçiler bu başarıyı, evreni şekillendiren yerçekimi ile parçacıkların atom altı alemini yöneten kuantum mekaniği arasındaki ilişkiyi anlama çabasındaki küçük bir adım olarak tanımladılar.
Araştırmayı yürüten California Teknoloji Enstitüsü’nden fizikçi ve Temel Fizik için Kuantum İletişim Kanalları adlı bir konsorsiyumun lideri olan Maria Spiropulu, “Bu önemli çünkü burada yapısı ve yapısı bir bebek solucan deliği” dedi. . “Ve adım adım yetişkin solucan delikleri ve yürümeye başlayan solucan delikleri yapabileceğimizi umuyoruz.”
Çarşamba günü Nature dergisinde yayınlanan raporlarında, araştırmacılar sonucu ölçülü kelimelerle açıkladılar: “Bu çalışma, deneysel bir ortamda geçilebilir solucan deliği dinamiklerini gözlemlemeye yönelik başarılı bir girişimdir.”
Dr. Spiropulu ve meslektaşlarının yarattığı ve kullandığı solucan deliği, gerçek fiziksel uzaydan geçen bir tünel değil, “acil” iki boyutlu uzaydan geçen bir tüneldir. “Kara delikler” bilgisayarı yutabilecek gerçek değil, kuantum bilgisayardaki kod satırlarıydı. Açıkça söylemek gerekirse, sonuçlar yalnızca bir evrenin basitleştirilmiş “oyuncak modeli” için geçerlidir – özellikle holograma benzeyen, uzay-zamanın kenarındaki kuantum alanlarının içeride ne olduğunu belirlediği bir şekilde, Bir çorbanın üzerindeki etiket içeriğini açıklayabilir.
Açık olmak gerekirse: Bu deneyin sonuçları, “Contact” filmindeki Jodie Foster veya “Yıldızlararası” filmindeki Matthew McConaughey gibi galakside dolaşılacak kozmik bir metro olasılığını yakın zamanda sunmuyor.
“Sanırım cevaplaması zor olan kilit soru şu: Simülasyondan bunun gerçek bir kara delik olduğunu mu söylüyoruz?” Harvard’da bir fizik profesörü olan Daniel Jafferis söyledi. “‘Gelişmekte olan kara delik’ terimini biraz seviyorum.”
“Bu yerçekimi durumunda olsaydınız nasıl görüneceğini ve nasıl hissedeceğinizi bulmak için kuantum bilgisayarını kullanıyoruz” diye ekledi. O ve Massachusetts Institute of Technology’de doktora öğrencisi olan Alexander Zlokapa, makalenin baş yazarları.
Fizikçiler, kamuoyunun ve medyanın yanlışlıkla gerçek fiziksel solucan deliklerinin yaratıldığını düşüneceği endişesini dile getirerek makaleye ilgi ve dikkatle tepki gösterdi.
Austin’deki Texas Üniversitesi’nde kuantum hesaplama uzmanı olan Scott Aaronson bir e-postada, “New York Times okuyucularının anlamasını istediğim en önemli şey şudur,” diye yazmıştı. “Eğer bu deney bir solucan deliğini gerçek fiziksel varlığa getirdiyse, o zaman sizin de kalem ve kağıtla her çizdiğinizde bir solucan deliğini gerçek fiziksel varlığa getirdiğinize dair güçlü bir iddia yapılabilir.”
MIT’de deneyde yer almayan bir fizikçi olan Daniel Harlow, deneyin bir kuantum yerçekimi modeline dayandığını ve o kadar basit ve gerçekçi olmadığını, bir kalem ve kağıt kullanılarak da çalışılabileceğini belirtti.
Dr. Harlow bir e-postada, “Dolayısıyla bunun bize kuantum yerçekimi hakkında zaten bilmediğimiz hiçbir şey öğretmediğini söyleyebilirim” diye yazdı. “Öte yandan, bunun teknik bir başarı olarak heyecan verici olduğunu düşünüyorum, çünkü bunu bile yapamazsak (ve şimdiye kadar yapamadık), o zaman daha ilginç kuantum yerçekimi teorilerini simüle etmek KESİNLİKLE masadan kalkmış olur.” Bunu yapacak kadar büyük bilgisayarlar geliştirmenin 10 veya 15 yıl sürebileceğini de sözlerine ekledi.
Stanford Üniversitesi’nde ekibin bir parçası olmayan bir fizikçi olan Leonard Susskind kabul etti. “Bu deneyi yapabileceklerini öğreniyorlar,” dedi ve ekledi: “Burada gerçekten ilginç olan şey, genel göreliliği kullanarak tamamen kuantum fenomenlerini analiz etme olasılığı ve bunun nereye gideceğini kim bilebilir?”
Einstein’ın iki yüzü
Albert Einstein, 1934’te Pittsburgh’daki Carnegie Mellon Üniversitesi olarak bilinen Carnegie Teknoloji Enstitüsü’nde. Kredi… Alamy aracılığıyla Pictorial Press Ltd.
Solucan delikleri, fizik sözlüğüne 1935’te Albert Einstein’ın madde ve enerjinin yerçekimi dediğimiz şeyi yaratmak için uzayı nasıl büktüğünü açıklayan genel görelilik teorisinin daha tuhaf tahminlerinden biri olarak girdi. O yıl Einstein ve meslektaşı Nathan Rosen, uzay-zamanda kara delik çiftlerini birbirine bağlayan kısayolların var olabileceğini bir makaleyle gösterdiler. Fizikçi John Wheeler daha sonra bu bağlayıcılara “solucan delikleri” adını verdi.
Başlangıçta solucan deliklerinin fiilen yararsız olduğu görülüyordu; Teori, içlerine herhangi bir şey girer girmez hızla kapanacaklarını savunuyordu. Bilim kurgu dışında hiç gözlemlenmediler.
Aynı yılın bir ay öncesinde, 1935’te Einstein, Rosen ve Boris Podolsky, kuantum mekaniğinin tesadüfi doğasını itibarsızlaştıracağını düşündükleri bir başka buluş daha yaptılar. Kuantum kurallarının, Einstein’ın “uzaktan ürkütücü eylem” dediği şeye izin verdiğine dikkat çektiler. Bir çift parçacıktan birinin ölçülmesi, ikisi birbirinden ışık yılı uzakta olsa bile diğer parçacığın ölçülmesinin sonuçlarını belirleyecektir. Einstein bu tahminin saçma olduğunu düşündü, ancak fizikçiler artık buna “dolaşıklık” diyorlar ve bunu laboratuvarda her gün kullanıyorlar.
Birkaç yıl öncesine kadar, bu tür kuantum numaralarının yerçekimi ile hiçbir ilgisi olmadığı düşünülüyordu. Sonuç olarak, fizikçiler, Büyük Patlama’da veya kara deliklerin içinde olduğu gibi, iç uzay ve dış uzay alemleri çarpıştığında ne olduğunu açıklayacak hiçbir “kuantum yerçekimi” teorisinden yoksun kaldılar.
Ancak 2013’te Princeton’daki Institute for Advanced Study’de teorik fizikçi olan Juan Maldacena ve Dr. Susskind, bu iki fenomenin – ürkütücü eylem ve solucan delikleri – aslında aynı madalyonun iki yüzü olduğunu ve her birinin farklı ama tamamlayıcı bir matematiksel olarak tanımlandığını öne sürdü. dil.
Bu ürkütücü, birbirine dolanmış parçacıklar, bu mantıkla, aynı derecede gizemli solucan delikleriyle birbirine bağlıydı. Kuantum mekaniği yerçekimini incelemek için görevlendirilebilir ve bunun tersi de geçerlidir. Kuantum fenomenini tanımlayan denklemlerin yerçekimi için Einstein denklemlerinde benzerleri olduğu ortaya çıktı.
Dr. Jafferis, “Tam olarak aynı yanıtı verdiği için hangi tanımı kullandığınız çoğunlukla bir zevk meselesidir,” dedi. “Ve bu inanılmaz bir keşifti.”
kaçış kapakları
Bir kuantum bilgisayarda fizikçiler, iki kara deliği temsil eden kübitler arasındaki hayali bir uzayda bir kısayol açmak ve aralarında mesajlar göndermek ve göndermek için kapılar adı verilen bir işlem devresini kullanırlar. Kredi… Andrew Mueller/INQNET
Son solucan deliği deneyi, fiziğin veya yerçekiminin yeni bir yönünün ortaya çıkıp çıkamayacağını görmek için kuantum büyüsünün kuantum ışınlanması olarak bilinen bir yönünü incelemek için genel göreliliğin matematiğini kullanmayı amaçladı.
Kuantum ışınlamada fizikçiler, mesajın ne olduğunu bilmeden, bir çift halinde dolaşmış iki parçacık (inç veya mil uzakta) arasında bilgi göndermek için bir dizi kuantum manipülasyonu kullanır. Teknolojinin, yeni nesil, kırılmaz bir “kuantum internet”in kalbi olması bekleniyor.
Fizikçiler ışınlanma sürecini iki fincan çaya benzetmeyi severler. Bir çay fincanına bir küp şeker atın ve şeker anında çözünür – sonra, kuantum saatinin bir tıkırtısından sonra, küp diğer çay fincanında bozulmadan yeniden belirir.
Deney, Dr. Susskind ve bağımsız olarak Dr. Jafferis, MIT’den Ping Gao ve Cambridge Üniversitesi’nden teorik fizikçi Aron Wall tarafından yazılan bir çift makaleden sonra akla yatkın hale geldi. Ne de olsa solucan deliklerinin içinden geçilebilir hale getirilmesinin bir yolunu önerdiler. Dr. Gao ve işbirlikçilerinin söylediğine göre, solucan deliğinin çıkış ucunda, kapağı bilgilerin kaçmasına yetecek kadar açık tutacak küçük bir doz negatif enerji vardı.
Klasik fizikte negatif enerji diye bir şey yoktur. Ancak kuantum teorisinde enerji, yerçekimine karşı bir etki yaratarak negatif olabilir. Örneğin, boş uzaydan ödünç alınan enerjiyi kullanarak varoluşa girip çıkan sözde sanal parçacıklar, bir kara deliğin içine düşebilir ve kara deliğin daha sonra geri püskürtmesi gereken enerji biçiminde doğaya bir borç taşıyabilir. Stephen Hawking’in 1974’te hesapladığı bu yavaş sızıntı, kara deliğin enerji kaybetmesine ve küçülmesine neden oluyor.
Spiropulu, bu solucan deliği büyüsünü bir kuantum bilgisayarda yeniden yaratmayı önerdiğinde, Enerji Bakanlığı’ndaki meslektaşları ve sponsorları “tamamen deli olduğumu düşündüler” diye hatırladı. “Ama Jafferis, Haydi yapalım dedi.”
Belirsizlikten yararlanma
Araştırmacıların aslında “solucan deliği benzeri” davranışları kaydettiklerine dair bir ipucu, sinyallerin girdikleri sırayla solucan deliğinin diğer ucundan çıkmasıydı. Kredi… Andrew Mueller/INQNET
Cebinizdeki telefon da dahil olmak üzere sıradan bilgisayarlarda hesaplama para birimi, birler veya sıfırlar olabilen bitlerdir. Kuantum bilgisayarlar, ölçülene veya gözlemlenene kadar 0 veya 1 veya ikisinin arasında herhangi bir yerde olabilen kübitlerde çalışır. Bu, kuantum bilgisayarları, büyük sayıları çarpanlara ayırma ve (belki bir gün) kriptografik kodları kırma gibi belirli türdeki görevler için eşsiz güçlü kılar. Özünde, bir kuantum bilgisayar, bir çözüme ulaşmak için programın tüm olası varyasyonlarını aynı anda çalıştırır.
Dr. Spiropulu, “Belirsizliği bir müttefik haline getiriyor ve onu kucaklıyoruz” dedi.
Tam potansiyellerine ulaşmak için, kuantum bilgisayarların binlerce çalışan kübite ve bir milyon daha “hata düzeltme” kübitine ihtiyacı olacak. Şirketin Venedik, Kaliforniya’daki Kuantum Yapay Zeka laboratuvarı başkanı ve aynı zamanda Dr. Spiropulu’nun ekibinde yer alan Hartmut Neven’e göre Google, on yılın sonunda böyle bir hedefe ulaşmayı umuyor.
Caltech fizikçisi ve Nobel ödüllü Richard Feynman evvel, bu kuantum gücünün nihai kullanımının solucan deliği deneyinde olduğu gibi kuantum fiziğinin kendisini araştırmak olabileceğini öngördü.
Dr. Neven, “Araştırmacıların Feynman’ın rüyasını gerçekleştirebileceklerini görmek beni heyecanlandırıyor,” dedi.
Solucan deliği deneyi, Google’ın Sycamore 2 bilgisayarının 72 kübit içeren bir versiyonunda gerçekleştirildi. Ekip, sistemdeki parazit ve gürültü miktarını sınırlamak için bunlardan yalnızca dokuzunu kullandı. Bunlardan ikisi, deneyde girdi ve çıktı rollerini oynayan referans kübitlerdi.
Diğer yedi kübit, adını üç yaratıcısının (Harvard’dan Subir Sachdev, Mississippi Eyalet Üniversitesi’nden Jinwu Ye ve Caltech’ten Alexei Kitayev) alan SYK adlı bir holografik evrenin zaten basit olan bir modelinin “seyrekleştirilmiş” bir versiyonunu tanımlayan kodun iki kopyasını tutuyordu. . Her iki SYK modeli de aynı yedi kübite yerleştirildi. Deneyde bu SYK sistemleri, biri mesajı anlamsız hale getirerek – onu yutmanın kuantum eşdeğeri – ve ardından diğeri onu dışarı atarak iki kara delik rolünü oynadı.
Dr. Lykken, bir dizi birler ve sıfırların kuantum analoğu olan giriş mesajına atıfta bulunarak, “Buna bir kübit atıyoruz,” dedi. Bu kübit, SYK kübitinin ilk kopyasıyla etkileşime girdi; anlamı rastgele bir sese karıştı ve kayboldu.
Sonra, kuantum saatinin bir tıkırtısında, iki SYK sistemi birbirine bağlandı ve birinci sistemden ikincisine bir negatif enerji şoku geçerek ikincisini kısaca açtı.
Sinyal daha sonra, solucan deliğinin diğer ucunu temsil eden ikinci SYK sistemine bağlı dokuzuncu ve son kübitte orijinal karıştırılmamış haliyle yeniden ortaya çıktı.
Dr. Lykken, araştırmacıların aslında “solucan deliği benzeri” davranışları kaydettiklerine dair bir ipucunun, sinyallerin girdikleri sırayla solucan deliğinin diğer ucundan çıkması olduğunu söyledi.
Dr. Jafferis’in makalesine eşlik eden bir Nature makalesinde, Dr. Susskind ve Stanford’da bir fizikçi olan Adam Brown, sonuçların sıradan kuantum mekaniğinin hala gizemli olan bazı yönlerine ışık tutabileceğini kaydetti. Örneğin, birinci çay bardağında eriyen küp şeker neden diğer bardakta ilk haliyle tekrar ortaya çıkıyor?
İki yazar, “Sürpriz, mesajın bir şekilde iletilmesi değil, karıştırılmadan geçmesidir” diye yazdı.
Dr. Lykken bir röportajda, en kolay açıklamanın, mesajın “gerçekten kısa” da olsa bir solucan deliğinden geçtiğini eklediler. Kuantum mekaniğinde, doğada akla gelebilecek en kısa uzunluk 10’dur. ⁻ ³³ santimetre, sözde Planck uzunluğu. Dr. Lykken, solucan deliklerinin belki de sadece üç Planck boyu uzunluğunda olduğunu hesapladı.
“Yapmayı hayal edebileceğiniz en küçük, en berbat solucan deliği,” dedi. “Ama bu gerçekten harika çünkü artık açıkça kuantum yerçekimini yapıyoruz.”