SCIENZA: IL COMPUTER QUANTICO HA SIMULATO UN WORMHOLE, PER IL TELETRASPORTO NELLO SPAZIO TEMPO.

 

Per la prima volta, gli scienziati hanno creato un esperimento di calcolo quantistico per studiare la dinamica dei wormhole, ovvero scorciatoie attraverso lo spaziotempo che potrebbero aggirare i limiti di velocità cosmica della relatività.

I wormhole sono tradizionalmente roba da fantascienza, dalla corsa sfrenata di Jodie Foster in Contact ai colpi di scena che piegano il tempo in Interstellar. Ma i ricercatori dietro l'esperimento, riportato nel numero del 1 dicembre della rivista Nature, sperano che il loro lavoro possa aiutare i fisici a studiare il fenomeno per davvero.

'Abbiamo trovato un sistema quantistico che mostra le proprietà chiave di un wormhole gravitazionale, ma è sufficientemente piccolo per essere implementato sull'hardware quantistico di oggi', ha dichiarato la fisica del Caltech Maria Spiropulu in un comunicato stampa. Spiropulu, l'autore senior del giornale Nature, è il ricercatore principale di un programma di ricerca finanziato dal governo federale noto come Quantum Communication Channels for Fundamental Physics.

Non fare ancora le valigie per Alpha Centauri: questa simulazione di wormhole non è altro che una simulazione, analoga a un buco nero o supernova generato dal computer.

E i fisici non vedono ancora alcuna condizione in cui si possa effettivamente creare un wormhole attraversabile. Qualcuno dovrebbe prima creare energia negativa.

Il fisico teorico della Columbia Peter Woit ha messo in guardia dal fare troppo da fare sulla ricerca.

'L'affermazione secondo cui 'I fisici creano un wormhole' è solo una totale stronzata, con l'enorme campagna per fuorviare il pubblico su questo una vergogna, altamente inutile per la credibilità della ricerca fisica in particolare e della scienza in generale', ha scritto sul suo blog, che si chiama Nemmeno sbagliato.

Lo scopo principale della ricerca era quello di far luce su un concetto noto come gravità quantistica, che cerca di unificare le teorie della relatività generale e della meccanica quantistica.

Queste due teorie hanno fatto un ottimo lavoro nello spiegare come funziona la gravità e come è strutturato il mondo subatomico, rispettivamente, ma non combaciano bene l'una con l'altra.

Una delle grandi domande si concentra sul fatto che il teletrasporto di wormhole possa seguire i principi alla base dell'entanglement quantistico.

Quel fenomeno quantistico è meglio compreso ed è stato persino dimostrato nel mondo reale, grazie alla ricerca vincitrice del Nobel: implica il collegamento di particelle subatomiche o altri sistemi quantistici in un modo che consente quella che Albert Einstein chiamava 'azione spettrale a distanza'. '

Spiropulu e i suoi colleghi, inclusi i principali autori Daniel Jafferis e Alexander Zlokapa, hanno creato un modello computerizzato che applica la fisica dell'entanglement quantistico alle dinamiche dei wormhole.

Il loro programma era basato su un quadro teorico noto come modello Sachdev-Ye-Kitaev, o SYK.

La grande sfida era che il programma doveva essere eseguito su un computer quantistico. Il chip di elaborazione quantistica Sycamore di Google era abbastanza potente da svolgere il compito, con l'assistenza dei tradizionali strumenti di apprendimento automatico.

'Abbiamo impiegato tecniche di apprendimento [automatico] per trovare e preparare un semplice sistema quantistico simile a SYK che potesse essere codificato nelle attuali architetture quantistiche e che preservasse le proprietà gravitazionali', ha affermato Spiropulu.

'In altre parole, abbiamo semplificato la descrizione microscopica del sistema quantistico SYK e studiato il modello effettivo risultante che abbiamo trovato sul processore quantistico.'

I ricercatori hanno inserito un bit quantico, o qubit, di informazioni codificate in uno dei due sistemi entangled, e poi hanno osservato le informazioni emergere dall'altro sistema. Dal loro punto di vista, era come se il qubit passasse tra i buchi neri attraverso un wormhole.

'Ci è voluto molto tempo per arrivare ai risultati, e ci siamo sorpresi del risultato', ha detto la ricercatrice del Caltech Samantha Davis, una delle coautrici dello studio.

Il team ha scoperto che la simulazione del wormhole permetteva alle informazioni di fluire da un sistema all'altro quando veniva applicato l'equivalente computerizzato dell'energia negativa, ma non quando invece veniva applicata l'energia positiva. Ciò corrisponde a ciò che i teorici si aspetterebbero da un wormhole del mondo reale.

Man mano che i circuiti quantistici diventano più complessi, i ricercatori mirano a condurre simulazioni ad alta fedeltà del comportamento dei wormhole, che potrebbero portare a nuove svolte nelle teorie fondamentali.

'La relazione tra entanglement quantistico, spaziotempo e gravità quantistica è una delle questioni più importanti nella fisica fondamentale e un'area attiva della ricerca teorica', ha affermato Spiropulu.

'Siamo entusiasti di fare questo piccolo passo verso la sperimentazione di queste idee su hardware quantistico e continueremo così'.

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