Füüsikud loovad kvantarvuti abil ussiaugu

Füüsikud on väidetavalt loonud kõigi aegade esimese ussiauku, omamoodi tunneli, mille teoretiseerisid 1935. aastal Albert Einstein ja Nathan Rosen, mis viib ühest kohast teise, liikudes ruumi lisamõõtmesse.

Ussiauk tekkis hologrammina väikestesse ülijuhtivatesse ahelatesse salvestatud teabe kvantbittidest ehk "kubittidest". Kumbitidega manipuleerides saatsid füüsikud seejärel teavet ussiaugu kaudu teatas täna ajakirjas loodus.

Meeskond eesotsas Maria Spiropulu California Tehnoloogiainstituudis rakendas uudset "ussiaukude teleportatsiooniprotokolli", kasutades Google'i kvantarvutit, seadet nimega Sycamore, mis asub Californias Santa Barbaras asuvas Google Quantum AI-s. Selle esimese omalaadse "kvantgravitatsiooni katsega kiibil", nagu Spiropulu seda kirjeldas, võitis ta ja ta meeskond konkureerivat füüsikute rühma kelle eesmärk on teha ussiaugu teleportatsiooni IBMi ja Quantiinumi kvantarvutitega.

Kui Spiropulu nägi võtmesignatuuri, mis näitas, et kubiidid läbisid ussiaugu, ütles ta: "Ma olin raputatud."

Eksperimenti võib pidada holograafilise printsiibi tõendiks, laiaulatuslikuks hüpoteesiks selle kohta, kuidas kaks fundamentaalfüüsika sammast, kvantmehaanika ja üldrelatiivsusteooria, sobivad kokku. Füüsikud on alates 1930. aastatest püüdnud neid lahknevaid teooriaid ühitada – üks on aatomite ja subatomiliste osakeste reeglistik, teine, Einsteini kirjeldus selle kohta, kuidas mateeria ja energia moonutavad aegruumi, tekitades gravitatsiooni. Alates 1990. aastatest tõusev holograafiline põhimõte seab kahe raamistiku vahele matemaatilise samaväärsuse või "duaalsuse". See ütleb, et üldrelatiivsusteooria kirjeldatud painduv aegruumi kontiinum on tegelikult varjatud osakeste kvantsüsteem. Aegruum ja gravitatsioon tekivad kvantefektidest täpselt nii, nagu 3D-hologramm projitseerub 2D-mustrist.

Tõepoolest, uus eksperiment kinnitab, et kvantefektid, mida me saame kvantarvutis juhtida, võivad põhjustada nähtuse, mida loodame relatiivsusteoorias näha – ussiaugu. Sycamore'i kiibi arenevas kubitite süsteemis on see väga lahe alternatiivne kirjeldus, ütles John Preskill, Caltechi teoreetiline füüsik, kes ei osalenud katses. "Võite mõelda süsteemile väga erinevas keeles kui gravitatsioonilisest."

Et olla selge, erinevalt tavalisest hologrammist ei ole ussiauk midagi, mida me näeme. Kuigi seda võib kaasautori sõnul pidada "reaalse aegruumi filamendiks". Daniel Jafferis Harvardi ülikoolist, ussiaukude teleportatsiooniprotokolli juhtivatest arendajatest, ei ole see osa samast reaalsusest, mida meie ja Sycamore'i arvuti elame. Holograafiline põhimõte ütleb, et kaks reaalsust - ussiauk ja kubiidiga - on sama füüsika alternatiivsed versioonid, kuid kuidas seda tüüpi duaalsust mõista, jääb saladuseks.

Arvamused tulemuse põhimõjude kohta lähevad lahku. Ülioluline on see, et katse holograafiline ussiauk koosneb erinevat tüüpi aegruumist kui meie enda universumi aegruum. On vaieldav, kas eksperiment toetab hüpoteesi, et aegruum, milles me elame, on samuti holograafiline ja kvantbittide muster.

"Ma arvan, et on tõsi, et gravitatsioon meie universumis ilmneb mõnest kvant[bitist] samamoodi nagu see väike ühemõõtmeline ussiauk" Sycamore'i kiibist, ütles Jafferis. "Muidugi ei tea me seda kindlalt. Püüame seda mõista."

Ussiauku

Holograafilise ussiaugu lugu pärineb kahest näiliselt mitteseotud artiklist, mis avaldati 1935. aastal: üks Einstein ja Rosen, tuntud kui ER, teiste nende kahe ja Boris Podolski poolt, keda tuntakse EPR-ina. Nii ER-i kui ka EPR-i pabereid hinnati algselt suure E marginaalseteks teosteks. See on muutunud.

Einstein ja tema noor assistent Rosen komistasid ER-i artiklis ussiaukude võimalikkusele, püüdes laiendada üldist relatiivsusteooriat kõige ühtseks teooriaks - mitte ainult aegruumi, vaid selles hõljuvate subatomaarsete osakeste kirjelduseks. Nad olid avastanud tõrked aegruumis, mille saksa füüsik-sõdur Karl Schwarzschild oli leidnud üldrelatiivsusteooria kurdide hulgast 1916. aastal, vaid mõni kuu pärast Einsteini teooria avaldamist. Schwarzschild näitas, et mass võib gravitatsiooniliselt ennast nii palju ligi tõmmata, et see koondub lõpmatult ühte punkti, kõverdudes seal nii järsult aegruumi, et muutujad muutuvad lõpmatuks ja Einsteini võrrandid ei toimi. Nüüd teame, et need "singulaarsused" eksisteerivad kogu universumis. Need on punktid, mida me ei saa kirjeldada ega näha, igaüks neist on peidetud musta augu keskele, mis püüab gravitatsiooniliselt kinni kogu läheduses oleva valguse. Singulaarsused on need, kus gravitatsiooni kvantteooriat on kõige rohkem vaja.

Einstein ja Rosen oletasid, et Schwarzschildi matemaatika võib olla viis elementaarosakeste ühendamiseks üldrelatiivsusteooriaga. Pildi toimimiseks lõikasid nad tema võrranditest välja singulaarsuse, vahetades sisse uued muutujad, mis asendasid terava punkti ekstramõõtmelise toruga, mis libiseb aegruumi teise ossa. Einstein ja Rosen väitsid ekslikult, kuid ettenägelikult, et need "sillad" (või ussiavad) võivad esindada osakesi.

Irooniline on see, et püüdes siduda ussiauke ja osakesi, ei võtnud duo arvesse kummalist osakeste nähtust, mille nad tuvastasid kaks kuud varem EPR-i artiklis Podolskyga: kvantpõimumine.

Põimumine tekib siis, kui kaks osakest interakteeruvad. Kvantreeglite järgi võib osakestel olla korraga mitu võimalikku olekut. See tähendab, et osakestevahelisel interaktsioonil on mitu võimalikku tulemust, olenevalt sellest, millises olekus iga osake on alguses. Kuid nende tulemuseks olevad olekud on alati seotud – see, kuidas osake A lõpeb, sõltub sellest, kuidas osake B muutub. Pärast sellist interaktsiooni on osakestel jagatud valem, mis määrab erinevad kombineeritud olekud, milles nad võivad olla.

Šokeeriv tagajärg, mis pani EPR autorid kahtlema kvantteoorias, on "õudne tegevus eemalt", nagu Einstein ütles: osakese A mõõtmine (mis valib oma võimaluste hulgast välja ühe reaalsuse) otsustab koheselt B vastava oleku, ükskõik kui kaugel B on.

Põimumise tähtsus on kasvanud pärast seda, kui füüsikud 1990. aastatel avastasid, et see võimaldab uut tüüpi arvutusi. Kahe kubiidi – kvantobjektide nagu osakesed, mis eksisteerivad kahes võimalikus olekus, 0 ja 1 – põimumine annab neli erineva tõenäosusega võimalikku olekut (0 ja 0, 0 ja 1, 1 ja 0 ning 1 ja 1). Kolm kubitti moodustavad kaheksa samaaegset võimalust jne; "kvantarvuti" võimsus kasvab eksponentsiaalselt iga täiendava takerdunud kubitiga. Orkestreerige takerdumine nutikalt ja saate tühistada kõik 0-de ja 1-de kombinatsioonid, välja arvatud jada, mis annab arvutuse vastuse. Mõnekümnest kubitist koosnevate kvantarvutite prototüübid on realiseerunud viimase paari aasta jooksul, mida juhib Google'i 54-kubitine Sycamore masin.

Vahepeal on kvantgravitatsiooni uurijad keskendunud kvantpõimumisele teisel põhjusel: aegruumi hologrammi võimaliku lähtekoodina.

ER = EPR

Rääkimine tekkivast aegruumist ja holograafiast sai alguse 1980. aastate lõpus pärast seda, kui mustade aukude teoreetik John Wheeler kuulutas välja seisukoha, et aegruum ja kõik selles olev võivad tuleneda teabest. Varsti mõtlesid teised teadlased, sealhulgas Hollandi füüsik Gerard ’t Hooft, kas see tekkimine võib meenutada hologrammi projektsiooni. Näiteid on toodud mustade aukude uuringutes ja stringiteoorias, kus ühe füüsilise stsenaariumi kirjelduse sai teisendada samaväärselt kehtivaks vaateks ühe täiendava ruumilise mõõtmega. 1994. aasta artiklis pealkirjaga "Maailm kui hologramm" Leonard Susskind, Stanfordi ülikooli kvantgravitatsiooni teoreetik, täpsustas Hoofti holograafilist põhimõtet, väites, et üldrelatiivsusteooria poolt kirjeldatud painduva aegruumi maht on samaväärne või "kahekordne" piirkonna madalama mõõtmega kvantosakeste süsteemiga. piiri.

Tähtis näide holograafiast saabus kolm aastat hiljem. Juan Maldacena, kvantgravitatsiooni teoreetik, kes töötab praegu New Jersey osariigis Princetonis asuvas edasijõudnute uuringute instituudis, avastasin et teatud ruum, mida nimetatakse anti-de Sitter (AdS) ruumiks, on tõepoolest hologramm.

Tegelik universum on de Sitteri ruum, pidevalt kasvav sfäär, mida juhib väljapoole tema enda positiivne energia. Seevastu AdS-i ruum on täis negatiivset energiat – mis tuleneb ühe konstandi märgi erinevusest üldrelatiivsusteooria võrrandites –, andes ruumile „hüperboolse” geomeetria: objektid kahanevad, kui nad liiguvad ruumi keskpunktist väljapoole, muutudes välispiiril lõpmatult väikeseks. Maldacena näitas, et aegruum ja gravitatsioon AdS-i universumis vastavad täpselt piiril oleva kvantsüsteemi omadustele (täpsemalt süsteemile, mida nimetatakse konformse väljateooriaks või CFT-ks).

Maldacena 1997. aasta pommuudist, mis kirjeldab seda "AdS/CFT kirjavahetust", on hilisemates uuringutes tsiteeritud 22,000 XNUMX korda – keskmiselt rohkem kui kaks korda päevas. "AdS/CFT-l põhinevate ideede ärakasutamine on olnud tuhandete parimate teoreetikute peamine eesmärk aastakümneid," ütles Peter Woit, Columbia ülikooli matemaatiline füüsik.

Kui Maldacena ise uuris oma AdS/CFT kaarti dünaamiliste aegruumi ja kvantsüsteemide vahel, tegi ta uue avastuse ussiaukude kohta. Ta uuris konkreetset takerdumismustrit, mis hõlmas kahte osakeste komplekti, kus iga osake ühes komplektis on takerdunud teise osakesega. Maldacena näitas et see olek on matemaatiliselt kahekordne üsna dramaatilise hologrammiga: mustade aukude paar AdS-i ruumis, mille sisemused ühenduvad ussiaugu kaudu.

Aastal 2013 pidi Maldacena mööduma kümmekond aastat, enne kui Maldacena mõistis "ausalt öeldes, ma ei mäleta," ta ütleb, et tema avastus võib tähendada üldisemat vastavust kvantpõimumise ja ussiaugu kaudu ühendamise vahel. Ta lõi Susskindile saadetud e-kirjas krüptilise väikese võrrandi – ER = EPR –, kes sai sellest kohe aru. Kaks kiiresti arendas oletuse koos kirjutades: "Me väidame, et Einstein Roseni sild kahe musta augu vahel on loodud EPR-i sarnaste korrelatsioonide tõttu kahe musta augu mikroolekute vahel" ja et duaalsus võib olla üldisem: "On väga ahvatlev mõtle seda mistahes EPR-i korrelatsioonisüsteem on ühendatud mingisuguse ER-sillaga.

Võib-olla ühendab ussiauk universumi iga takerdunud osakeste paari, luues ruumilise ühenduse, mis salvestab nende ühise ajaloo. Võib-olla oli Einsteini aimdus, et ussiaugud on seotud osakestega, õige.

Tugev sild

Kui Jafferis kuulis 2013. aastal ühel konverentsil Maldacena loengut ER = EPR kohta, mõistis ta, et oletatav kahesus peaks võimaldama teil kujundada eritellimusel ussiaugusid, kohandades takerdumismustrit.

Tavalised Einsteini-Roseni sillad valmistavad ulmefännidele kõikjal pettumuse: kui selline sillad tekiks, vajuks see enda raskusjõu toimel kiiresti kokku ja näpistuks ammu enne seda, kui kosmoselaev või miski muu sealt läbi pääseks. Kuid Jafferis kujutas ette traadi või mõne muu füüsilise ühenduse ühendamist kahe takerdunud osakeste komplekti vahel, mis kodeerivad ussiaugu kahte suud. Sellise sidestuse korral kutsuks ühel pool osakestega töötamine esile muudatusi teisel pool olevates osakestes, võib-olla toetaks nende vahel oleva ussiaugu avanemist. "Kas võib juhtuda, et see muudab ussiaugu läbitavaks?" Jafferis meenutab imestades. Olles lapsepõlvest saati ussiaugudest lummatud – füüsika imelaps, alustas ta Yale’i ülikoolis 14-aastaselt –, esitas Jafferis küsimuse „peaaegu nalja pärast”.

Tagasi Harvardi, ta ja Ping Gao, tema toonane magistrant ja Aron Wall, siis üks külalisuurija arvutas lõpuks välja, et tõepoolest, ühendades kaks takerdunud osakeste komplekti, saate sooritada vasakpoolse komplektiga toimingu, mis kahekordse, kõrgema mõõtmega aegruumi pildil hoiab avatuna ussiaugu paremasse suhu ja lükkab kubiidi läbi.

Jafferis, Gao ja Wall's 2016. aasta avastus Sellest holograafilisest läbitavast ussiavast avanes teadlastele uus vaade holograafia mehaanikasse. "Asjaolu, et kui teete õigeid asju väljastpoolt, võite lõpuks läbi saada, tähendab see ka seda, et näete ussiauku sisse," ütles Jafferis. "See tähendab, et on võimalik kontrollida seda fakti, et kahte põimunud süsteemi kirjeldatakse mõne ühendatud geomeetriaga."

Mõne kuu jooksul olid Maldacena ja kaks kolleegi skeemi edasi arendanud, näidates, et läbitav ussiauk on teostatav lihtsas keskkonnas - "kvantsüsteemis, mis on piisavalt lihtne, et suudaksime selle valmistamist ette kujutada," ütles Jafferis.

SYK-mudel, nagu seda nimetatakse, on aineosakeste süsteem, mis interakteeruvad rühmades, mitte tavalistes paarides. Esmakordselt kirjeldasid seda mudelit Subir Sachdev ja Jinwu Ye 1993. aastal, kuid alates 2015. aastast, kui teoreetiline füüsik, oli see mudel ootamatult palju olulisem. Aleksei Kitaev avastas, et see on holograafiline. Sel aastal Californias Santa Barbaras peetud loengus täitis Kitaev (kellest sai SYK-s K) mitu tahvlit tõenditega, et mudeli konkreetne versioon, milles aineosakesed interakteeruvad neljaliikmelistes rühmades, on matemaatiliselt kaardistatav ühemõõtmelise mustaga. auk reklaamiruumis, millel on identsed sümmeetriad ja muud omadused. "Mõned vastused on mõlemal juhul samad," ütles ta vaimustunud publikule. Maldacena istus esireas.

Punktide ühendamine, Maldacena ja kaasautorid pakutud et kaks omavahel ühendatud SYK-i mudelit võivad kodeerida Jafferise, Gao ja Walli läbitava ussiaugu kaks suudmest. Jafferis ja Gao jooksid lähenemisega kaasa. Aastaks 2019 leidsid nad tee konkreetne retsept kubiti teabe teleporteerimiseks ühest neljasuunaliselt interakteeruvate osakeste süsteemist teise. Kõigi osakeste pöörlemissuundade pööramine muutub kahes aegruumis pildis negatiivse energiaga lööklaineks, mis pühib läbi ussiaugu, lükates kubiti edasi ja prognoositaval ajal suust välja.

"Jafferise ussiauk on ER = EPR esimene konkreetne teostus, kus ta näitab, et seos kehtib täpselt konkreetse süsteemi jaoks," ütles ta. Alex Zlokapa, Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi magistrant ja uue katse kaasautor.

Ussiauk laboris

Teoreetilise töö arenedes mõtles Maria Spiropulu, kogenud eksperimentaalosakeste füüsik, kes osales 2012. aasta Higgsi bosoni avastamises, kuidas kasutada tekkivaid kvantarvuteid holograafiliste kvantgravitatsioonikatsete tegemiseks. 2018. aastal veenis ta Jafferist liituma oma kasvava meeskonnaga koos Google Quantum AI teadlastega – Sycamore’i seadme hoidjatega.

Jafferise ja Gao ussiaukude teleportatsiooniprotokolli käivitamiseks nüüdisaegses, kuid siiski väikeses ja veaohtlikus kvantarvutis pidi Spiropulu meeskond protokolli oluliselt lihtsustama. Täielik SYK-mudel koosneb praktiliselt lõpmatult paljudest osakestest, mis on omavahel ühendatud juhusliku tugevusega, kuna neljasuunalised interaktsioonid toimuvad läbivalt. Seda ei ole võimalik arvutada; isegi kõigi saadaolevate 50 paaritu kubiti kasutamine oleks nõudnud sadu tuhandeid vooluringi toiminguid. Teadlased otsustasid luua holograafilise ussiava, millel on vaid seitse kubitit ja sadu toiminguid. Selleks pidid nad seitsmeosalise SYK mudeli "hõrenema", kodeerides ainult tugevaimad neljasuunalised interaktsioonid ja kõrvaldades ülejäänud, säilitades samal ajal mudeli holograafilised omadused. "Selleks kulus paar aastat, et välja mõelda, kuidas seda teha, " ütles Spiropulu.

Üks edu saladus oli Zlokapa, orkestripoiss, kes liitus Spiropulu uurimisrühmaga Caltechi bakalaureuseõppena. Andekas programmeerija Zlokapa kaardistas SYK-mudeli osakeste interaktsioonid närvivõrgu neuronite vaheliste ühendustega ja koolitas süsteemi võimalikult palju võrguühendusi kustutama, säilitades samal ajal võtme ussiaugu allkirja. Protseduur vähendas neljapoolsete interaktsioonide arvu sadadelt viieni.

Sellega alustas meeskond Sycamore'i qubitide programmeerimist. Seitse qubitti kodeerivad 14 aineosakest – seitse vasak- ja parempoolses SYK-süsteemis, kus iga vasakpoolne osake on takerdunud ühega parempoolsesse. Seejärel vahetatakse kaheksas kubit mõnes tõenäosuslikus olekute 0 ja 1 kombinatsioonis ühe vasakpoolse SYK-mudeli osakesega. See kubiidi võimalikud olekud lähevad kiiresti sassi teiste vasakpoolsete osakeste olekutega, jaotades selle teabe nende vahel ühtlaselt nagu tinditilk vees. See on holograafiliselt kahekordne kubitiga, mis siseneb reklaamiruumis ühemõõtmelise ussiaugu vasakusse suudmesse.

Seejärel toimub kõigi kubitite suur pöörlemine, mis on kahekordne negatiivse energia impulsiga, mis voolab läbi ussiaugu. Pööramine põhjustab süstitud kubiti kandumise parempoolse SYK-mudeli osakestele. Preskill ütles, et seejärel teave levib, "nagu kaos jookseks tagurpidi" ja keskendub uuesti paremal asuvale üksikule osakesele - vasakpoolse osakese takerdunud partnerile, mis vahetati välja. Seejärel mõõdetakse kõik kubittide olekud. 0-de ja 1-de kokkulugemine paljude katsekäikude jooksul ja selle statistika võrdlemine süstitud kubitite ettevalmistatud olekuga näitab, kas kubitid teleporteeruvad.

Teadlased otsivad andmetes tippu, mis näitab erinevust kahe juhtumi vahel: kui nad näevad piiki, tähendab see, et kubiti pöörlemine, mis on kahekordne negatiivse energia impulssidega, võimaldab kubitidel teleporteeruda, samas kui vastupidises suunas pöörlemine, mis on normaalse positiivse energia impulssidega, ärge laske kubite läbi. (Selle asemel panevad need ussiaugu sulguma.)

Ühel jaanuarikuu hilisõhtul, pärast kaheaastast järkjärgulist täiustamist ja müra vähendamise jõupingutusi, käivitas Zlokapa Sycamore'is valmis protokolli eemalt oma lapsepõlve magamistoast San Francisco lahe piirkonnas, kus ta veetis talvevaheaega pärast kooli esimest semestrit. .

Tema arvutiekraanile ilmus tipp.

"See muutus aina teravamaks," ütles ta. "Saatsin Mariale ekraanipilte piigist ja olin väga põnevil ning kirjutasin: "Ma arvan, et me näeme praegu ussiauku." Tipp oli "esimene märk sellest, et näete gravitatsiooni kvantarvutis."

Spiropulu ütleb, et ta ei suutnud vaevu uskuda seda puhast ja selgelt väljendunud tippu, mida ta nägi. "See oli väga sarnane sellele, kui nägin Higgsi avastuse esimesi andmeid," ütles ta. "Mitte sellepärast, et ma seda poleks oodanud, aga see tuli mulle liiga palju näkku."

Üllataval kombel avastasid teadlased, et vaatamata nende ussiaugu luulisele lihtsusele, avastasid teadlased ussiaugu dünaamika teise tunnuse, mis on delikaatne muster teabe levimisel ja leviku lõpetamisel kubitide vahel, mida tuntakse kui "suuruse keerdumist". Nad ei olnud treeninud oma närvivõrku seda signaali säilitama, kuna see muutis SYK-mudeli hõredamaks, nii et tõsiasi, et suurusmähis niikuinii ilmub, on eksperimentaalne avastus holograafia kohta.

"Me ei nõudnud selle suurusjärgulise kinnisvara kohta midagi, kuid leidsime, et see lihtsalt hüppas välja," ütles Jafferis. See "kinnitas holograafilise duaalsuse tugevust", ütles ta. "Pane üks [kinnistu] ilmuma, siis saate kõik ülejäänud, mis on omamoodi tõend selle kohta, et see gravitatsioonipilt on õige."

Ussiaugu tähendus

Jafferis, kes ei oodanud kunagi ussiaukude katses (või mõnes muus) osalemist, arvab, et üks olulisemaid väljavõtteid on see, mida eksperiment kvantmehaanika kohta ütleb. Kvantnähtused nagu takerdumine on tavaliselt läbipaistmatud ja abstraktsed; me ei tea näiteks, kuidas osakese A mõõtmine määrab B oleku kaugelt. Kuid uues eksperimendis on kirjeldamatu kvantnähtus – osakeste vahel teleportreeruv informatsioon – käegakatsutav tõlgendus kui osake, mis saab energiat ja liigub arvutatava kiirusega punktist A punkti B. „Tundub, et see tore lugu on asjast pärit. kubiidi vaade; see liigub põhjuslikult,” ütles Jafferis. Võib-olla tunneb selline kvantprotsess nagu teleportatsioon selle kubiidi suhtes alati gravitatsiooni. Kui sellest eksperimendist ja teistest sellega seotud katsetest võiks midagi sellist välja tulla, räägib see meile kindlasti midagi sügavat meie universumi kohta.

Susskind, kes tutvus tänaste tulemustega varakult, ütles, et loodab, et tulevasi ussiaukude katseid, mis hõlmavad palju rohkem kubite, saab kasutada ussiaugu sisemuse uurimiseks gravitatsiooni kvantomaduste uurimise viisina. "Mõõtmisi tehes seda, mis läbi läks, uurite seda ja näete, mis sees oli," ütles ta. "See tundub mulle huvitav viis."

Mõned füüsikud ütlevad, et eksperiment ei ütle meile midagi meie universumi kohta, kuna see mõistab kvantmehaanika ja Sitteri-vastase ruumi duaalsust, mida meie universum ei ole.

25 aasta jooksul pärast seda, kui Maldacena avastas AdS/CFT kirjavahetuse, on füüsikud otsinud de Sitteri ruumi jaoks sarnast holograafilist duaalsust – kaarti, mis ulatuks kvantsüsteemist positiivselt pingestatud laienevasse de Sitteri universumisse, kus me elame. Kuid edusamme on tehtud. palju aeglasem kui AdS-i puhul, mis paneb mõned kahtlema, kas de Sitteri ruum on üldse holograafiline. "Küsimused nagu "Kuidas selle toimima panna füüsilisema dS-i puhul?" ei ole uued, vaid väga vanad ja on olnud kümnete tuhandete inimaastate pikkuse ebaõnnestunud pingutuse objektiks," ütles AdS-i kriitik Woit. /CFT-uuringud. "Vaja on üsna erinevaid ideid."

Kriitikud väidavad, et need kahte tüüpi ruumid erinevad kategooriliselt: AdS-il on välispiir ja dS-i ruumil ei ole, seega pole sujuvat matemaatilist üleminekut, mis võiks üht teiseks muuta. Ja AdS-i ruumi kõva piir on just see, mis muudab holograafia selles seades lihtsaks, pakkudes kvantpinda, millelt ruumi projitseerida. Võrdluseks, meie de Sitteri universumis on ainsad piirid kõige kaugemal, mida näeme, ja lõpmatu tulevik. Need on udused pinnad, millelt proovida projitseerida aegruumi hologrammi.

Renate Loll, Hollandi Radboudi ülikooli tunnustatud kvantgravitatsiooni teoreetik, rõhutas samuti, et ussiaugu katse puudutab 2D aegruumi – ussiauk on hõõgniit, millel on üks ruumiline mõõde pluss ajamõõde –, samas kui gravitatsioon on 4D ruumis keerulisem. aeg, milles me tegelikult elame. "On üsna ahvatlev sattuda 2D-mänguasjamudelite keerukustesse," ütles ta meili teel, "jättes samal ajal silmist erinevad ja suuremad väljakutsed, mis meid 4D-kvantgravitatsioonis ees ootavad. Selle teooria puhul ei saa ma aru, kuidas kvantarvutid oma praeguste võimalustega palju abi saaksid olla … aga ma jään hea meelega parandatuks.

Enamik kvantgravitatsiooni uurijaid usub, et need on kõik keerulised, kuid lahendatavad probleemid – et 4D de Sitteri ruumi põimiv takerdumismuster on keerulisem kui 2D-reklaamide puhul, kuid me saame sellest hoolimata saada üldisi õppetunde, uurides holograafiat lihtsamates seadetes. Selles leeris kiputakse nägema kahte tüüpi ruumi, dS ja AdS, pigem sarnased kui erinevad. Mõlemad on Einsteini relatiivsusteooria lahendused, mis erinevad vaid miinusmärgi poolest. Nii dS kui ka AdS universumid sisaldavad musti auke, mida tabavad samad paradoksid. Ja kui olete sügaval reklaamiruumis, kaugel selle välisseinast, ei erista te oma ümbruskonda de Sitterist.

Siiski nõustub Susskind, et on aeg tõeks saada. "Ma arvan, et on aeg välja tulla AdS-i ruumi kaitsva kihi alt ja avada maailma, millel võib olla rohkem pistmist kosmoloogiaga," ütles ta. "De Sitteri ruum on veel üks metsaline."

Selleks on Susskindil uus idee. sisse eeltrükk Septembris veebis postitatud, tegi ta ettepaneku, et de Sitteri ruum võib olla SYK-mudeli erineva versiooni hologramm – mitte see, millel on neljasuunaline osakeste interaktsioon, vaid selline, milles igas interaktsioonis osalevate osakeste arv ruudu kasvades kasvab. osakeste koguarvu juur. Ta ütles, et see SYK-mudeli "kahekordne piirang" "käitub rohkem nagu de Sitter kui AdS". "Tõendist pole kaugeltki, kuid on kaudseid tõendeid."

Selline kvantsüsteem on keerulisem kui seni programmeeritud ja "kas see piir on midagi, mida laboris realiseeritakse, ma ei tea," ütles Susskind. Kindel näib, et nüüd, kus on üks holograafiline ussiauk, avaneb rohkem.