211service.com
Kaip stalviršio eksperimentas galėtų patikrinti tikrovės pagrindą
Diagrama debesies vaizdo viršuje Šaltinio nuotrauka: Unsplash
Štai įdomus minties eksperimentas. Įsivaizduokite susipynusių kvantinių dalelių debesį – kitaip tariant, jas dalijasi kvantinė egzistencija. Šių dalelių elgesys yra chaotiškas. Šio eksperimento tikslas yra nusiųsti kvantinį pranešimą per šį dalelių rinkinį. Taigi žinutė turi būti išsiųsta į vieną debesies pusę, o tada ištraukta iš kitos.
Tada pirmasis žingsnis yra padalyti debesį į vidurį, kad kairėje esančios dalelės būtų valdomos atskirai nuo dešinėje esančių. Kitas žingsnis yra įterpti pranešimą į kairę debesies dalį, kur chaotiškas dalelių elgesys greitai jį sumaišo.
Ar tokia žinutė kada nors gali būti iššifruota?
Naujame dokumente Adamas Brownas iš „Google“ Kalifornijoje ir daugelis kolegų, įskaitant Leonardą Susskindą iš Stanfordo universiteto, stygų teorijos tėvą, aptaria, kaip tokia žinutė gali netikėtai vėl pasirodyti.
Jie sako, kad staigmena yra tai, kas nutiks toliau. Praėjus tam tikram laikotarpiui, kai pranešimas atrodo visiškai sumaišytas, jis staiga iššifruojamas ir vėl sujungiamas taške, kuris yra toli nuo tos vietos, kur buvo įterptas iš pradžių. Jie teigia, kad signalas netikėtai persiorientavo ir visiškai nebuvo aišku, kas veikė kaip objektyvas.
Tačiau tikrai nepaprastas dalykas, kurį jie pabrėžia, yra tai, kad toks eksperimentas atskleidžia vieną giliausių visatos paslapčių: gravitacijos ir erdvėlaikio kvantinę prigimtį.
Pirmiausia šiek tiek fono paaiškinimo. Raktas norint suprasti šį minties eksperimentą slypi atsirandančių reiškinių prigimtyje. Brownas ir kiti teigia, kad kvantinės sistemos gali parodyti atsirandančius reiškinius lygiai taip pat, kaip ir įprastos sistemos.
Pavyzdžiui, kai du žmonės kalbasi vienas su kitu, reiškinį sunku suprasti modeliuojant kiekvieną atskirą molekulę ore. Kambaryje, kuriame jie kalba, gali būti milijardas milijardų milijardų molekulių, kurių kiekviena susiduria su kita kas dešimtąją nanosekundės dalį.
Pokalbis vis tiek tęsiasi. Bendravimas įmanomas nepaisant chaoso, nes sistema vis dėlto turi atsirandančius kolektyvinius režimus – garso bangas, kurios elgiasi tvarkingai, rašo Brownas ir jo kolegos.
Panašus reiškinys veikia kvantiniame lygmenyje. Ir būtent šis atsirandantis reiškinys, teigia Brownas ir jo kolegos, perorientuoja kvantinę žinią ankstesniame pavyzdyje.
Kai kvantiniai efektai yra svarbūs, sudėtingi įsipainiojimo modeliai gali sukelti kokybiškai naujų rūšių atsirandančių kolektyvinių reiškinių, rašo jie. Vienas iš kraštutinių tokio atsiradimo pavyzdžių yra būtent holografinė erdvėlaikio ir gravitacijos generacija iš susipainiojimo, sudėtingumo ir chaoso.
Štai kodėl šis minties eksperimentas kelia tiek daug susidomėjimo. Tai leidžia fizikams galvoti apie paprastą atsirandančio kvantinio reiškinio pavyzdį ir apie tai, kaip jie galėtų jį sukurti ir išbandyti laboratorijoje.
Taigi, kaip jie galėtų atlikti tokį eksperimentą? Brownas ir kiti teigia, kad yra keletas būdų, kaip tai padaryti. Pirmas žingsnis yra sukurti susipynusių kvantinių būsenų rinkinį, kurį vėliau būtų galima padalyti į du rinkinius ir tvarkyti atskirai.
Vienas iš būdų tai padaryti – sukurti susipynusių porų, žinomų kaip varpelių poros, kolekciją. Brownas ir bendradarbiai pažymi, kad šios poros jau buvo sukurtos naudojant rubidžio atomus ir įstrigusius jonus.
Kitas žingsnis yra įterpti kvantinę informaciją į pusę šių kvantinių būsenų. Paskutinis žingsnis yra kontroliuoti kitos pusės kvantinių būsenų kvantinę evoliuciją tokiu būdu, kuris leistų žinutei vėl atsirasti.
Tačiau jau buvo atlikti eksperimentai, kurie atlieka tokį kvantinį kodavimą, kai informacija pasklinda po kvantinę sistemą ir vėliau atkuriama. Pažymėtina, kad Merilendo universiteto Koledžo parke grupė kartu su Kalifornijos universiteto Berklio bendradarbiais ir Perimetro teorinės fizikos institutu Vaterlo mieste, Ontarijuje, paskelbė. laikraštis Gamtoje 2019 m. kovo mėn., aprašydami sėkmingas pastangas tai padaryti.
Jie naudojo kvantinį kompiuterį, sudarytą iš devynių iterbio jonų grandinės, kurios yra aušinamos lazeriais ir laikomos radijo dažnio spąstuose. UMD tyrėjai įdiegė septynių kubitų grandinę septyniuose viduriniuose iš devynių jonų. Pirmasis kubitas buvo suskaidytas į tris kubitų poras, iš viso jame esančią informaciją paskleidžiant į šešis kubitus (vienas iš jų buvo pradinis kubitas). Tada jie išmatavo septintą kubitą, kuris buvo suporuotas su šeštuoju kubitu. Nustatyta, kad septintasis kubitas, kurio tikslumas yra apie 80%, buvo kvantinėje būsenoje, kuri nesiskiria nuo pirminio pirmojo kubito.
Šio rezultato aiškinimas nėra paprastas, tačiau grupė atliko keletą kontrolinių eksperimentų, kurie dėl techninių priežasčių, pernelyg subtilių čia paaiškinti, patvirtino jų teiginį, kad informacija, iš pradžių užkoduota tik pirmajame kubite, iš tikrųjų buvo perkelta visoje sistemoje.
Mūsų eksperimento metu pastebėta maišymosi sukelta teleportacija gali būti interpretuojama kaip informacijos sklidimo per pravažiuojamą kirmgraužą, jungiančią juodųjų skylių porą, modeliavimas, pažymima „Nature Paper“.
Tokie eksperimentai siūlo daugybę įdomių galimybių. Gebėjimas žaisti su besiformuojančios erdvėlaikio formos analogais leidžia išbandyti tam tikras idėjas apie kvantinę gravitaciją.
Brownas ir kiti aiškiai susijaudinę. Jie rašo: Sudėtingų kvantinių daugelio kūnų sistemų valdymo technologija sparčiai tobulėja, ir atrodo, kad esame naujos fizikos eros – kvantinės gravitacijos tyrimo laboratorijoje – aušroje.
Nuoroda: arxiv.org/abs/1911.06314 : Kvantinė gravitacija laboratorijoje: teleportacija pagal dydį ir perkeliamos kirmgraužos.
Pataisymas: 2020 m. sausio 14 d
Šioje istorijoje iš pradžių buvo sakoma: Esmė ta, kad tokio pobūdžio eksperimentas viršija dabartinį kvantinį meną. Tačiau tai gali būti įmanoma per ateinančius kelerius metus, atsižvelgiant į greitį, kuriuo fizikai vysto savo kvantinius įgūdžius. Šis teiginys buvo neteisingas. Tekstas buvo redaguotas, kad atspindėtų a įstrigusių jonų eksperimentas Apie tai buvo pranešta 2019 m. kovo 6 d. „Nature“ numeryje, kuris atlieka būtent tokį kodavimą, teleportaciją ir dekodavimą, apie kurį buvo kalbama.
Ši istorija buvo toliau redaguota, palyginti su pradine versija, kad atspindėtų faktą, kad nors Brown ir kt. Paskelbta 2019 m. lapkričio 14 d., tikrai verčia susimąstyti, tai nėra pirmasis dokumentas, kuriame teigiama, kad staliniai kvantinio skaičiavimo eksperimentai gali būti naudingas ir įdomus būdas įgyti įžvalgų apie kvantinę gravitaciją.
Ši istorija taip pat buvo redaguota siekiant aiškumo.
„MIT Technology Review“ apgailestauja dėl klaidų.