Квантовый прорыв прокладывает путь к первой в мире экспериментальной червоточине

Изобретение физика из Бристольского университета, которое дало ему название «контрпортация», представляет собой первый в истории практический план создания в лаборатории червоточины, которая поддающимся проверке мостом соединяет пространство в качестве зонда внутренней работы Вселенной.

Развернув новую вычислительную схему, описанную в журнале Квантовая наука и технологии, который использует основные законы физики, небольшой объект может быть воссоздан в пространстве без пересечения каких-либо частиц. Среди прочего, он дает «дымящийся пистолет» в пользу существования физической реальности, лежащей в основе нашего наиболее точного описания мира.

Автор исследования Хатим Салих, почетный научный сотрудник университетской лаборатории квантовых инженерных технологий (QET) и соучредитель стартапа DotQuantum, сказал: «Это важная веха, к которой мы стремились несколько лет. Он обеспечивает как теоретическую, так и практическую основу для изучения новых загадок о Вселенной, таких как истинная природа пространства-времени».

Потребность в обнаруживаемых носителях информации, путешествующих, когда мы общаемся, была глубоко укоренившимся предположением среди ученых, например, поток фотонов, пересекающий оптическое волокно или по воздуху, позволяющий людям читать этот текст. Или, действительно, бесчисленные нейронные сигналы, отражающиеся в мозгу при этом.

Это верно даже для квантовой телепортации, которая, Звездный путь в сторону, передает полную информацию о маленьком объекте, позволяя воссоздать его в другом месте, так что он никоим образом неотличим от оригинала, который распадается. Последнее обеспечивает фундаментальный предел, препятствующий идеальному копированию. Примечательно, что недавнее моделирование червоточины на процессоре Google Sycamore, по сути, является экспериментом по телепортации.

Хатим сказал: «Вот резкое различие. В то время как контрпортация достигает конечной цели телепортации, а именно бестелесного транспорта, она замечательно делает это без каких-либо обнаруживаемых носителей информации.

Червоточины популяризировал мегахитовый фильм Межзвездный, в состав экипажа которого входил физик и лауреат Нобелевской премии Кип Торн. Но впервые они появились около века назад как причудливые решения уравнения гравитации Эйнштейна, как кратчайший путь в ткани пространства-времени. Однако определяющая задача проходимой червоточины может быть четко абстрагирована как создание дизъюнктного прохода в пространстве; другими словами, при отсутствии какого-либо путешествия через наблюдаемое пространство вне червоточины.

Новаторское исследование, достойно завершенное для Интерстеллар фоновая музыка, вызывающая покалывание в спине, указывает способ выполнения этой задачи.

«Если нужно реализовать контрпортацию, необходимо построить квантовый компьютер совершенно нового типа: компьютер без обмена, в котором взаимодействующие стороны не обмениваются частицами», — сказал Хатим.

«В отличие от крупномасштабных квантовых компьютеров, которые обещают значительное ускорение, которые еще никто не знает, как построить, квантовые компьютеры без обмена даже в самом маленьком масштабе обещают сделать, казалось бы, невозможные задачи, такие как контрпортация, возможными. , путем фундаментального включения пространства наряду со временем».

В настоящее время в сотрудничестве с ведущими британскими квантовыми экспертами из Бристоля, Оксфорда и Йорка разрабатываются планы по физическому созданию этой червоточины с потусторонним звуком в лаборатории.

«Цель в ближайшем будущем — физически построить такую ​​червоточину в лаборатории, которую затем можно будет использовать в качестве испытательного стенда для конкурирующих физических теорий, даже теорий квантовой гравитации», — добавил Хатим.

«Эта работа будет соответствовать духу многомиллиардных предприятий, которые существуют для наблюдения за новыми физическими явлениями, таких как Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) и Европейская организация ядерных исследований (CERN). Ресурсы. Мы надеемся в конечном итоге предоставить удаленный доступ к локальным червоточинам для физиков, любителей физики и энтузиастов, чтобы исследовать фундаментальные вопросы о Вселенной, включая существование высших измерений».

Тим Спиллер, профессор квантовых информационных технологий Йоркского университета и директор Центра квантовых коммуникаций Национальной программы Великобритании по квантовым технологиям, сказал: «Квантовая теория продолжает вдохновлять и поражать нас. Последняя работа Хатима по контрпортации является еще одним примером этого, с дополнительным бонусом в виде пути к экспериментальной демонстрации».

Джон Рэрити, профессор систем оптической связи Бристольского университета, сказал: «Мы переживаем классический мир, который на самом деле построен из квантовых объектов. Предлагаемый эксперимент может раскрыть эту лежащую в основе квантовую природу, показав, что совершенно отдельные квантовые частицы могут быть коррелированы, даже не взаимодействуя. Эта корреляция на расстоянии затем может быть использована для передачи квантовой информации (кубитов) из одного места в другое, при этом частице не нужно пересекать пространство, создавая то, что можно назвать проходимой червоточиной».

Исследование финансировалось Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC).

Бумага:

«От контрпортации к местным червоточинам», Хатим Салих в Квантовая наука и технологии.