Um 'buraco de minhoca' construído em um computador quântico teletransportou informações conforme previsto: WebCuriosos

Pela primeira vez, os cientistas criaram uma experiência de computação quântica para estudar a dinâmica dos buracos de minhoca – isto é, atalhos no espaço-tempo que poderiam contornar os limites de velocidade cósmica da relatividade.

Buracos de minhoca são tradicionalmente matéria de ficção científica, variando de O passeio selvagem de Jodie Foster em Contato para o reviravoltas na trama que dobram o tempo Interestelar. Mas os pesquisadores por trás do experimento, relatado na edição de 1º de dezembro da revista Naturezaesperam que seu trabalho ajude os físicos a estudar o fenômeno de verdade.

“Encontramos um sistema quântico que exibe propriedades-chave de um buraco de minhoca gravitacional, mas é suficientemente pequeno para ser implementado no hardware quântico atual”, disse Maria Spiropulu, física do Caltech. disse em um comunicado à imprensa. Spiropulu, o Natureza autor sênior do artigo, é o investigador principal de um programa de pesquisa financiado pelo governo federal conhecido como Canais de comunicação quântica para física fundamental.

Não faça as malas para Alpha Centauri ainda: esta simulação de buraco de minhoca nada mais é do que uma simulação, análoga a um buraco negro gerado por computador ou supernova.

E os físicos ainda não veem quaisquer condições sob as quais um buraco de minhoca atravessável possa realmente ser criado. Alguém teria que criar energia negativa primeiro.

O físico teórico da Columbia, Peter Woit, alertou contra a preocupação excessiva com a pesquisa.

“A alegação de que 'Físicos criam um buraco de minhoca' é simplesmente uma besteira completa, sendo a enorme campanha para enganar o público sobre isso uma vergonha, altamente inútil para a credibilidade da pesquisa em física em particular e da ciência em geral.” ele escreveu em seu blogque é chamado Nem mesmo errado.

O principal objetivo da pesquisa foi esclarecer um conceito conhecido como gravidade quânticaque busca unificar as teorias da relatividade geral e da mecânica quântica.

Essas duas teorias fizeram um excelente trabalho ao explicar como funciona a gravidade e como o mundo subatômico é estruturado, respectivamente, mas não combinam bem entre si.

Uma das grandes questões centra-se em saber se o teletransporte do buraco de minhoca pode seguir os princípios que estão por trás do emaranhamento quântico.

Esse fenômeno quântico é melhor compreendido e até demonstrado no mundo real, graças a Pesquisa ganhadora do Nobel: Envolve ligar partículas subatômicas ou outros sistemas quânticos de uma forma que permita o que Albert Einstein chamou “ação assustadora à distância.”

Spiropulu e seus colegas, incluindo os autores principais Daniel Jafferis e Alexander Zlokapa, criaram um modelo computacional que aplica a física do emaranhamento quântico à dinâmica do buraco de minhoca.

Seu programa foi baseado em uma estrutura teórica conhecida como Modelo Sachdev-Ye-Kitaevou SYK.

O grande desafio era que o programa precisava ser executado em um computador quântico. do Google Chip de processamento quântico Sycamore era poderoso o suficiente para realizar a tarefa, com a ajuda de ferramentas convencionais de aprendizado de máquina.

“Nós contratamos [machine] aprender técnicas para encontrar e preparar um sistema quântico simples do tipo SYK que poderia ser codificado nas arquiteturas quânticas atuais e que preservaria as propriedades gravitacionais”, Spiropulu disse.

“Em outras palavras, simplificamos a descrição microscópica do sistema quântico SYK e estudamos o modelo efetivo resultante que encontramos no processador quântico.”

Os pesquisadores inseriram um bit quântico, ou qubit, de informação codificada em um dos dois sistemas emaranhados – e então observaram a informação emergir do outro sistema. Da perspectiva deles, era como se o qubit passasse entre buracos negros através de um buraco de minhoca.

“Demorou muito para chegar aos resultados e nos surpreendemos com o resultado”, disse A pesquisadora do Caltech Samantha Davis, uma das coautoras do estudo.

A equipe descobriu que a simulação do buraco de minhoca permitia que informações fluíssem de um sistema para outro quando o equivalente computadorizado da energia negativa era aplicado, mas não quando a energia positiva era aplicada. Isso corresponde ao que os teóricos esperariam de um buraco de minhoca do mundo real.

À medida que os circuitos quânticos se tornam mais complexos, os investigadores pretendem realizar simulações de maior fidelidade do comportamento dos buracos de minhoca – o que poderá levar a novas reviravoltas nas teorias fundamentais.

“A relação entre emaranhamento quântico, espaço-tempo e gravidade quântica é uma das questões mais importantes da física fundamental e uma área ativa de pesquisa teórica”, Spiropulu disse.

“Estamos entusiasmados em dar este pequeno passo para testar essas ideias em hardware quântico e continuaremos”.

Além disso, Jafferis, Zlokapa, Spiropulu e Davis, os autores do Natureza papel, intitulado “Dinâmica de buraco de minhoca percorrível em um processador quântico,” incluem Joseph Lykken, David Kolchmeyer, Nikolai Lauk e Hartmut Neven.

Este artigo foi publicado originalmente por Universo hoje. Leia o artigo original.