تمت محاكاة ثقب دودي باستخدام كمبيوتر كمي

تمكن الباحثون من إجراء أول “محاكاة” كمومية لثقب دودي ثلاثي الأبعاد باستخدام معالج كمي. لسوء الحظ ، فشلوا في إنشاء نفق عبر المكان والزمان ، لكنهم تمكنوا من إنشاء ترتيب كمي يتصرف مثل جسيم ينتقل عبر ثقب دودي. ويمكن أن يكون هذا النهج لا يقدر بثمن في دفع الحدود الحالية للفيزياء.

الثقب الدودي ، المعروف أيضًا باسم جسر أينشتاين-روزن ، هو حل نظري للنسبية العامة ، أفضل فهم حالي للجاذبية. لكننا نعلم أن النسبية محدودة. إنها لا تعمل حقًا مع ميكانيكا الكم. يعد الربط بين هاتين النظريتين أحد الأهداف الرئيسية للفيزياء الحديثة ، وإحدى طرق القيام بذلك هي من خلال النظرية المسماة بالجاذبية الكمومية.

من بين الركائز الأساسية للجاذبية الكمومية ما يسمى بالمبدأ الهولوغرافي. مثلما يستخدم الهولوغرام المعلومات في بعدين لخلق مظهر كائن ثلاثي الأبعاد ، ينص المبدأ على أنه يمكن فهم خصائص الجسم ثلاثي الأبعاد من خلال دراسة التأثيرات عند حد الأبعاد الأدنى في الجاذبية الكمومية. هذا يمكن أن يبسط العديد من المشاكل.

إحدى هذه المشاكل هي الثقوب الدودية. في النسبية العامة ، تسمح الرياضيات بوجود الثقوب الدودية ، لكنها تتطلب طاقة سالبة لم يتم العثور عليها بعد في الفيزياء. ومع ذلك ، فقد وجد العمل النظري حول الجاذبية الكمية أوجه تشابه بين الثقوب الدودية وعملية تسمى النقل الآني الكمي. بالإضافة إلى ذلك ، من الأسهل بكثير محاكاة ثقب دودي إذا تم إنشاؤه بشكل ثلاثي الأبعاد.

مكّن هذا الاتصال من إجراء أول اختبار للجاذبية الكمومية على كمبيوتر كمي حقيقي ، وهو معالج Google Sycamore. يستخدم النظام تسعة كيوبتات – بتات كمومية ، وهي الوحدات الأساسية للمعلومات المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر الكمومية لإجراء العمليات الحسابية. تم نقل الكيوبت عن بعد عبر المعالج بطريقة تعادل السفر عبر ثقب دودي قابل للعبور في بعدين.

وقالت البروفيسور ماريا سبيروبولو من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في بيان: “لقد وجدنا نظامًا كميًا يعرض الخصائص الرئيسية لثقب دودي ثقالي ، لكنه صغير بما يكفي ليتم تنفيذه على الأجهزة الكمومية الحالية”. “هذا العمل هو خطوة نحو برنامج أكبر لاختبار فيزياء الجاذبية الكمومية باستخدام الكمبيوتر الكمومي. إنه ليس بديلاً عن التحقيق المباشر في الجاذبية الكمومية بنفس الطريقة مثل التجارب المخططة الأخرى التي قد تستقصي تأثيرات الجاذبية الكمومية باستخدام الاستشعار الكمي في المستقبل ، لكنه يوفر بيئة اختبار قوية للجاذبية الكمية لممارسة الأفكار ذات الصلة. ”

يقر فريق البحث أن تمثيل الثقب الدودي تقريبي ، لكنه يمثل خطوة إلى الأمام في إيجاد طرق لدراسة الجاذبية الكمومية. يخطط الباحثون للبناء على هذا ، سواء بالنسبة للأجهزة المستخدمة أو من أجل فهم نظري أفضل لمحاكاة مشكلة الجاذبية الكمومية.