Logo
Cover

Кротовые норы, они же червоточины — гипотетические проходы в пространстве-времени, позволяющие обмануть законы физики и быстро добираться из одного уголка Вселенной в другой — давно занимают умы фантастов. Возможно, они существуют и в реальности, хотя это не точно. С помощью квантового компьютера ученые создали модель червоточины и смогли телепортировать сквозь нее информацию. Этот прорыв указывает на новый способ изучения квантовой гравитации, способной объединить квантовую физику с общей теорией относительности.

В научной фантастике червоточины обычно изображаются как тоннели между двумя отдаленными точками Вселенной, позволяющими мгновенно переноситься на огромные расстояния. Теоретически они могут возникать из черных дыр. С точки зрения астрофизики эти объекты и правда могут существовать. Альберт Эйнштейн говорил об этом в рамках общей теории относительности, и впоследствии ученые предлагали различные варианты поиска и использования этих кротовых нор.

Тем не менее, свойства червоточин остаются туманными, пишет Space. Возникает парадокс — чтобы узнать о них больше, надо проводить наблюдения, но чтобы проводить наблюдения, надо знать, где искать, то есть узнать о червоточинах больше. Компьютерное моделирование могло бы разорвать этот порочный круг. Именно это и удалось ученым из Калтеха, Гарварда, Лаборатории им. Ферми и Google.

Такого рода моделирование нельзя провести на старом добром классическом компьютере — тут требуются мощности квантовых процессоров. Ученые воспользовались машиной Sycamore, созданной в Google и первой достигшей в свое время квантового превосходства. Они запутали две упрощенных системы SYK (модели Сачдева — Йе — Китаева, которые имитируют эффекты квантовой гравитации), а затем послали квантовый бит информации в одну из них.

Информация появилась на выходе из второй системы. Другими словами, произошло путешествие через кротовую нору. Результат продемонстрировал не только эффект квантовой телепортации, но и стал реалистичной моделью переноса информации через червоточины (если они действительно существуют).

«Взаимоотношения между квантовым запутыванием, пространством-временем и квантовой гравитацией — один из самых важных вопросов фундаментальной физики, и активная область теоретических исследований, — сказала Мария Спиропулу, ведущий исследователь. — Мы счастливы, что сделали этот маленький шаг к проверке этих идей на квантовом оборудовании и продолжим в том же духе».

Пару лет назад ученые придумали, как поместить в червоточину нечто большее, чем кубит. Использовав особенности квантовой механики в пятимерном пространстве, они предположили возможность создания достаточно большой червоточины, чтобы в нее поместился целый космический корабль с экипажем.