Когда Альберт Эйнштейн был поражен “жуткий” большой дальности связи между частицами, он думал в его общей теории относительности. В век Эйнштейна, теория описывает, как гравитация возникает, когда массивные объекты деформируют ткань пространства и времени. Квантовая запутанность Эйнштейн ужасный источник страха, как правило, затрагивает мелкие частицы, которые немного гравитации. Пылинка деформирует матрас ровно то же, что субатомной частицы, которая искривляет пространство.

Однако, физик-теоретик Марк Ван Рамсдонк подозреваю, что запутанность и пространство-время на самом деле связаны. В 2009 году, он рассчитал, что пространство, без его участия, он не был бы в состоянии держать мое собственное. Он писал на бумаге, которая подразумевает, что квантовая запутанность-это игла, которая сшивает вместе гобелен пространства-времени.

Многие журналы отказались публиковать его работы. Но после нескольких лет скептицизма в первоначальной проработки идеи, что запутанность формирует пространство времени, стало одним из новых направлений в области физики. “Выходя из глубоких основ физики, все указывает на то, что пространство должно быть связано с путаницей”, говорит John Preskill, физик-теоретик из Калифорнийского технологического института.

В 2012 году есть еще одна провокационная работа, в представлении парадокс запутанных частиц внутри и снаружи черной дыры. Меньше чем за год два эксперта в этой области предложили радикальное решение: запутанные частицы соединяются при помощи кротовых нор — туннелей пространства-времени, введенная Эйнштейном, который в настоящее время просто, как может появляться на страницах журналов по физике и в научной фантастике. Если это предположение верно, такая путаница не страшна дальней связи, я думаю, что Эйнштейн является настоящим мостом между удаленными точками в пространстве.

Многие исследователи находят эти идеи достойны внимания. В последние годы физики, казалось бы, не связанных специальностей сошлись на этом поле, обвитие, места и червоточины. Ученые, что были когда-то акцент делается на создание безошибочной квантовых компьютеров, сегодня думаю о том, если Вселенная-это компьютер, квантовый, то есть молчание программ пространства-времени в сложной сети связей. “Все идет удивительным образом”, – говорит Ван Рамсдонк из Университета Британской Колумбии в Ванкувере.

Физики возлагают большие надежды, к чему это приведет-это связь пространства-времени с заблуждением. Ото блестяще описывает, как пространство-время, новые исследования могут приоткрыть завесу о происхождении пространства-времени и как видно в меньшем масштабе, который находится во власти квантовой механики. Путаница может быть ингредиент секрет, что свяжет эти пока что несовместимые с региона в квантовой теории гравитации, позволив ученым понять условия внутри черной дыры и состояние Вселенной в первые мгновения после большого взрыва.

Голограммы и супа

Иллюстрация Ван Рамсдонк в 2009 году не материализуются из воздуха. Оно основано на принципе голографического, идея, что границы, ограничить объем пространства, который может содержать всю информацию, содержащуюся в нем. Если применить голографический принцип в повседневной жизни, любопытный сотрудник может идеально реконструировать все, что находится в офисе, — кипы бумаг, семейные фотографии, игрушки в углу и даже файлы на жестком диске компьютера — просто смотря на внешнюю стену площади офиса. Эта идея является спорным, учитывая тот факт, что у стен есть два измерения, и в интерьере офиса три. Но в 1997 году Хуан Maldacena, после теории струн из Гарвардского университета, привел интересный пример того, что принцип голографического может рассказать о Вселенной.

Он начал с Анти-де ситтера пространство, которое напоминает пространство-время, в котором преобладают силы тяжести, но имеет ряд странных атрибутов. Это Кривой таким образом, что вспышка света, излучаемого в определенном месте, наконец, он возвращается, откуда он появился. И хотя Вселенная расширяется, анти-де ситтера пространство не растягивается и не сжимается. Из-за этих характеристик, кусок анти-де ситтера пространство в четырех измерениях (три пространственных и одно временное) может быть окружен трехмерной границы.

Maldacena обратиться к катушке анти-де ситтера пространство-время. Каждый горизонтальный срез цилиндра представляет собой состояние пространства в это время, в то время как вертикальный Размер цилиндра соответствует времени. Maldacena в окружении своего предела цилиндр для голограммы; если анти-де ситтера пространство было бы в порядке, граница должна быть бирка.

На первый взгляд кажется, что этот предел (метка) не имеет ничего общего с наполнением цилиндра. Метка край””, например, следует правилам квантовой механики, а не тяжести. И еще, гравитация описывает пространство, в пределах содержание “супа”. Maldacena показал, что этикетка и суп был один и тот же; квантовые взаимодействия на границе для описания анти-де ситтера пространство, которое закрывает этот предел. “Эти две теории кажутся совершенно разными, но описать точно то же самое”, – говорит Preskill.

Maldacena добавлен дополнительный слой сложности к голографическому уравнение в 2001 году. Он представил пространство в две банки супа, каждый из которых содержит черную дыру. Затем создается аналог домашнего телефона, очки, которые подключаются черные дыры, кротовые норы — тоннели в пространстве-времени, предложенного Эйнштейном и Натаном Розеном в 1935 году. Maldacena искал способ, чтобы создать эквивалент связь пространства-времени в этикетках тары. Трюк, как он понял, был в растерянности.

Как червоточина, квантовая запутанность связывает объекты, которые не имеют видимого отношения. Квантовый мир-это смутное место: электрон может вращаться в обоих направлениях, в то же время, находиться в состоянии суперпозиции до тех пор, пока измерение не дает точного ответа. А если запутались двух электронов, при измерении спина одного из них позволяет экспериментатору знать спин другого электрона, даже если партнер электрон находится в состоянии суперпозиции. Это квантовое соединение поддерживается даже если электроны будут отдельные метры, километры или световые годы.

Maldacena показали, что с помощью спутывания частиц в одной метке частицы к другой аппарат квантовой механики для описания связи дырки банок червя. В контексте принцип, голографический, обвитие эквивалентен физическому ссылке из кусочков пространства-времени вместе.

Вдохновленный эта связь вовлеченности с пространством-временем, Ван Рамсдонк задумывались, насколько большую роль могут играть участие в формировании пространства-времени. Он был награжден очистить этикетку на банке с квантового супа: белый, пустой диск, соответствующий анти-де ситтера пространство. Но он знал, что в соответствии с правилами квантовой механики, пустое пространство никогда не бывает пустым. Полно пар частиц, которые появляются и исчезают. И эти мелкие частицы запутаны.

Так Ван Рамсдонк обратил воображаемая биссектриса в с голографической наклейкой, затем математически сорвал квантовая запутанность между частицами в половине знака и частиц на другие. Было установлено, что соответствующее подразделение анти-де ситтера пространство начали разделять пополам. А если запутанные частицы были крючки, которые удерживают ткань пространства и времени; без них пространства-времени распадается. Как Ван Рамсдонк опустил степени запутанности, в части, связанной с отделенных областях пространства был тоньше, как резиновая нить, тянется от резинки. “Это заставило меня думать, что наличие пространства начинается с наличием запутанности”.

Это был смелый один, и потребовалось некоторое время, чтобы работы Ван Рамсдонк опубликовано в общей теории относительности и гравитации, 2010, привлекла широкое внимание. Огонь интереса спрыгнул в 2012 году, когда четверо физиков из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре написали бумагу сложных распространенных убеждения на горизонт событий, точка невозврата из черной дыры.

Правду, скрытую за брандмауэр

В 1970-х годах физик-теоретик Стивен Хокинг, было показано, что пары запутанных частиц — того же рода, что позже Ван Рамсдонк проанализированы в квантовом пределе — может распадаться на горизонте событий. Одна падает в черную дыру, а другая выходит с так называемого излучения Хокинга. Этот процесс разрушает мало-помалу, масса черной дыры, в конечном итоге приводит к его смерти. Но если черные дыры исчезают, вместе с ней должна исчезнуть и журнал все, что попало внутрь. Квантовая теория указывает на то, что информация не может быть уничтожена.

В 90-е годы ряд физиков-теоретиков, в том числе Леонард Зюскинд из Стэнфордского университета, предложил решение этой проблемы. Да, они сказали, материю и энергию падения в черную дыру. Но с точки зрения внешнего наблюдателя, этот материал никогда не превышает горизонт событий; казалось, что балансирует на краю. В результате, горизонт событий становится голографическая граница, которая содержит всю информацию о пространстве внутри черной дыры. В конце, когда черная дыра испаряется, эта информация просочилась в виде излучения Хокинга. В принципе, наблюдатель может собрать это излучение и восстановить всю информацию о глубинах черной дыры.

В своей работе физики, Ахмед Almehairi 2012, Дональд Marolf, Джеймс, Салли и Джозеф Полчинский заявил, что в этой картине что-то не так. Для наблюдателя, пытаясь собрать все воедино, что находится внутри черной дыры, сказал один, все отдельные кусочки мозаики — частицы излучения Хокинга должны быть запутаны между ними. Также Хакимова каждая частица должна смешиваться с его настоящим партнером, который упал в черную дыру.

К сожалению, путаница не является достаточным. Квантовая теория говорит, что для того, чтобы представить запутанность между частицами, за пределами черной дыры, мы должны исключить участие этих частиц с частицами внутри черной дыры. Кроме того, физики обнаружили, что расстояние a от лишних сложностей может создать стену из непробиваемого энергетического, так называемый брандмауэр на горизонте событий.

Многие физики были сомнения, что черные дыры испаряются на самом деле все, что пытается въехать. Но сама возможность существования брандмауэр приводит к тревожных мыслей. Физические принципы уже начал думать о том, как помещение выглядит внутри черной дыры. Теперь они не уверены, является ли черные дыры-это “дизайн интерьеров”. Все, казалось, сдаваться, отмечает, Preskill.

Но Зюскинд не подаст в отставку. Он потратил годы, пытаясь доказать, что информация не исчезает в черной дыре; сегодня он также убежден, что идея брандмауэр неправильно, но доказать, что это еще не удалось сделать. Однажды он получает загадочное письмо от Maldacena: “было немного”, – говорит Зюскинд. — Только Э = ЭПР”. Maldacena, который сейчас работает в Институте перспективных исследований в Принстоне, мышление в своей работе с банками супа 2001 года, и он был заинтересован, если червоточина, чтобы позволить нагромождение путаницы, порожденной проблема брандмауэра. Зюскинд быстро подобрать идею.

В статье, опубликованной в немецком журнале Фортшритте дер Фисик 2013, Maldacena и Зюскинд сказать, что червоточина-технически мост Эйнштейна-Розена, или ЭР-является пространственно-временной эквивалентом квантовой запутанности. (Под ЭПР понимают эксперимент Эйнштейна-Подольского-Розена, который должен был развеять мифологические квантовой запутанности). Это означает, что каждая из частиц излучения Хокинга, независимо от того, как далеко он находится от начала напрямую связано с глубин черной дыры через ярлык через пространство-время. “Если перемещение через червоточину, далеко, все не так уж и далеко”, – говорит Зюскинд.

Зюскинд и Maldacena предложил собрать все частицы Хокинга и давить их вместе до тех пор, пока они не кванты коллапса в черную дыру. Эта черная дыра бы в заблуждение, и, следовательно, соединены через червоточину с оригинальной черной дыры. Этот трюк стал беспорядок Hakimovich частиц парадоксальным образом связан с черной дырой, а другой — в две черные дыры соединены червоточину. Перегрузка путаница была решена, и проблема брандмауэра был исчерпан.

Не все ученые вскочил на подножку трамвая Э = ЭПР. Зюскинд и Maldacena признают, что им приходится делать больше работы, чтобы доказать эквивалентность кротовые норы и переплетения. Но после обдумывания последствий парадокса файервола, многие физики считают, что пространство-время внутри черной дыры обязана своим существованием путаницы с излучением наружу. Это важная информация, заметки, Preskill, потому что это также означает, что ткань пространства-времени Вселенной, включая ту часть, которую мы занимаем, – это продукт квантовой жуткий действий.

Космический компьютер

Это одна вещь, чтобы сказать, что Вселенная создает пространство-времени через заблуждения; это еще один пример того, как Вселенная это делает. Эта сложная задача была Preskill и коллег, которые согласились рассмотреть пространство как гигантский квантовый компьютер. Почти двадцать лет назад, ученые работали на строительстве квантовых компьютеров, что использование информации, закодированной в запутанных элементов, таких как фотоны или мелкие щепки, чтобы решить проблемы, что традиционные компьютеры не могут справиться. Команда Присцилла использует знания, полученные в результате этих попыток предсказать, как различные части внутри супа может повлиять на заполненные с путаницей метки.

Квантовые компьютеры работают, эксплуатируя компоненты, которые находятся в суперпозиции состояний, как носители данных, которые могут быть нулей и единиц одновременно. Но состояние суперпозиции является очень хрупким. Избыток тепла, например, может разрушить состояние и все, что в нем содержится квантовая информация. Эти потери информации, которые, Preskill сравнивает с рваными страницами в книге, кажется неизбежным.

Но физиков реагировать на это путем создания протокола квантовой коррекции ошибок. Вместо того, чтобы доверять в частица для хранения квантовых битов, исследователи имеют возможность обмениваться данными между несколькими запутанных частиц. Книга, написанная на языке квантовой коррекции ошибок, будет полный бред, говорит Preskill, но и все его содержание могут быть восстановлены, даже если половина страницы пропадают.

Квантовая коррекция ошибок привлекла много внимания в последние несколько лет, но теперь, Preskill и его коллеги подозревают, что природа изобрела его давно. В июне, в журнале физики высоких энергий, Preskill и его команда показали, как запутывание нескольких частиц в голографической границе прекрасно описывает частицу, мы можем снять тяжесть в кусок анти-де ситтера пространство. Maldacena говорит, что это открытие может привести к лучшему пониманию того, как голограмма кодирует все детали пространства-времени, что его окружает.

Физики признают, что ваши мысли имеют длинный путь, чтобы пойти, чтобы соответствовать реальности. В то время как анти-де ситтера пространство физическое предлагает преимущество работы с хорошо определенными, Вселенной не все так однозначно этикетке суп может. Ткань пространства-времени пространство расширяется с момента Большого взрыва и продолжает это делать по нарастающей. Если вы посылаете луч света в пространстве, они не были развернуты и возврата не будет; он должен был лететь. “Непонятно, как определить голографическую теорию Вселенной”, был написан Maldacena в 2005 году. — Нет, я не идеальное место для размещения голограммы”.

Однако, как ни странно это может показаться, все эти голограммы, банки с супом и червоточины, которое может оказаться перспективным направлениям, которые приведут к слиянию квантовых жутких действий с геометрией пространства-времени. В своей работе на кротовые норы Эйнштейна и Розена обсудить возможные квантовые эффекты, но не в связи с его предыдущими работами на перепутанность. Сегодня, эта ссылка может помочь объединить квантовую механику, общую теорию относительности в квантовую теорию гравитации. Вооружившись этой теорией, физики могли бы разобрать загадки состояния юной Вселенной, когда материя и энергия содержится в бесконечно малой точке пространства.

Квантовая запутанность и червоточины могут быть тесно связаны с
Илья Хель

Комментарии запрещены.

Навигация по записям