Fisikawan Membuat Lubang Cacing Menggunakan Komputer Kuantum

Fisikawan konon telah menciptakan lubang cacing pertama, sejenis terowongan yang diteorikan pada tahun 1935 oleh Albert Einstein dan Nathan Rosen yang mengarah dari satu tempat ke tempat lain dengan melewati dimensi ruang ekstra.

Lubang cacing muncul seperti hologram dari bit informasi kuantum, atau "qubit", yang disimpan dalam sirkuit superkonduktor kecil. Dengan memanipulasi qubit, fisikawan kemudian mengirimkan informasi melalui lubang cacing, mereka dilaporkan hari ini dalam jurnal Alam.

Tim yang dipimpin oleh Maria Spiropulu dari Institut Teknologi California, mengimplementasikan "protokol teleportasi lubang cacing" baru menggunakan komputer kuantum Google, perangkat bernama Sycamore yang bertempat di Google Quantum AI di Santa Barbara, California. Dengan "eksperimen gravitasi kuantum pada sebuah chip" pertama dari jenisnya, seperti yang dijelaskan Spiropulu, dia dan timnya mengalahkan sekelompok fisikawan yang bersaing. yang bertujuan untuk melakukan teleportasi lubang cacing dengan komputer kuantum IBM dan Quantinuum.

Saat Spiropulu melihat tanda kunci yang menunjukkan bahwa qubit melewati lubang cacing, dia berkata, "Saya terguncang."

Eksperimen ini dapat dilihat sebagai bukti prinsip holografik, sebuah hipotesis luas tentang bagaimana dua pilar fisika fundamental, mekanika kuantum, dan relativitas umum, cocok satu sama lain. Fisikawan telah berusaha keras sejak tahun 1930-an untuk mendamaikan teori-teori yang terputus-putus ini - satu, buku aturan untuk atom dan partikel subatomik, yang lain, deskripsi Einstein tentang bagaimana materi dan energi melengkungkan jalinan ruang-waktu, menghasilkan gravitasi. Prinsip holografik, yang muncul sejak tahun 1990-an, menempatkan kesetaraan matematis atau “dualitas” antara kedua kerangka tersebut. Ia mengatakan kontinum ruang-waktu bengkok yang dijelaskan oleh relativitas umum sebenarnya adalah sistem partikel kuantum yang terselubung. Ruang-waktu dan gravitasi muncul dari efek kuantum seperti proyek hologram 3D dari pola 2D.

Memang, percobaan baru menegaskan bahwa efek kuantum, dari jenis yang dapat kita kendalikan di komputer kuantum, dapat memunculkan fenomena yang kita harapkan akan terlihat dalam relativitas — lubang cacing. Sistem qubit yang berkembang dalam chip Sycamore “memiliki deskripsi alternatif yang sangat keren ini,” kata John Preskill, seorang fisikawan teoretis di Caltech yang tidak terlibat dalam eksperimen tersebut. “Anda dapat menganggap sistem dalam bahasa yang sangat berbeda sebagai gravitasi.”

Untuk lebih jelasnya, tidak seperti hologram biasa, lubang cacing bukanlah sesuatu yang bisa kita lihat. Meskipun dapat dianggap sebagai "filamen ruang-waktu nyata", menurut rekan penulis Daniel Jafferis dari Universitas Harvard, pengembang utama protokol teleportasi lubang cacing, itu bukan bagian dari realitas yang sama yang kita dan komputer Sycamore tempati. Prinsip holografik mengatakan bahwa dua realitas — yang satu dengan lubang cacing dan satu dengan qubit — adalah versi alternatif dari fisika yang sama, tetapi bagaimana membuat konsep dualitas semacam ini tetap misterius.

Pendapat akan berbeda tentang implikasi mendasar dari hasil. Yang terpenting, lubang cacing holografik dalam percobaan terdiri dari jenis ruang-waktu yang berbeda dari ruang-waktu alam semesta kita sendiri. Masih bisa diperdebatkan apakah eksperimen tersebut mendukung hipotesis bahwa ruang-waktu yang kita huni juga holografik, yang dipolakan oleh bit-bit kuantum.

“Saya pikir memang benar bahwa gravitasi di alam semesta kita muncul dari beberapa [bit] kuantum dengan cara yang sama bayi kecil lubang cacing satu dimensi ini muncul” dari chip Sycamore, kata Jafferis. “Tentu saja kita tidak tahu pasti. Kami mencoba memahaminya.”

Ke dalam Lubang Cacing

Kisah lubang cacing holografik menelusuri kembali ke dua makalah yang tampaknya tidak berhubungan yang diterbitkan pada tahun 1935: satu oleh Einstein dan Rosen, yang dikenal sebagai ER, yang lain oleh mereka berdua dan Boris Podolsky, yang dikenal sebagai EPR. Baik makalah ER dan EPR pada awalnya dinilai sebagai karya marjinal dari E besar. Itu telah berubah.

Dalam makalah ER, Einstein dan asisten mudanya, Rosen, menemukan kemungkinan lubang cacing saat mencoba memperluas relativitas umum menjadi teori terpadu tentang segala sesuatu — deskripsi tidak hanya tentang ruang-waktu, tetapi juga partikel subatomik yang tersuspensi di dalamnya. Mereka menemukan halangan dalam jalinan ruang-waktu yang ditemukan oleh fisikawan-prajurit Jerman Karl Schwarzschild di antara lipatan relativitas umum pada tahun 1916, hanya beberapa bulan setelah Einstein menerbitkan teori tersebut. Schwarzschild menunjukkan bahwa massa dapat menarik dirinya sendiri secara gravitasi sedemikian rupa sehingga menjadi terkonsentrasi secara tak terhingga di suatu titik, melengkungkan ruang-waktu dengan begitu tajam di sana sehingga variabel menjadi tak terhingga dan persamaan Einstein tidak berfungsi. Kita sekarang tahu bahwa “singularitas” ini ada di seluruh alam semesta. Itu adalah titik yang tidak dapat kita gambarkan atau lihat, masing-masing tersembunyi di pusat lubang hitam yang secara gravitasi menjebak semua cahaya di dekatnya. Singularitas adalah tempat teori gravitasi kuantum paling dibutuhkan.

Einstein dan Rosen berspekulasi bahwa matematika Schwarzschild mungkin merupakan cara untuk memasukkan partikel elementer ke dalam relativitas umum. Untuk membuat gambarnya berfungsi, mereka memotong singularitas dari persamaannya, menukar variabel baru yang menggantikan titik tajam dengan tabung ekstra-dimensi yang meluncur ke bagian lain dari ruang-waktu. Einstein dan Rosen berargumen, secara keliru namun tepat, bahwa “jembatan” (atau lubang cacing) ini mungkin mewakili partikel.

Ironisnya, dalam upaya menghubungkan lubang cacing dan partikel, keduanya tidak mempertimbangkan fenomena partikel aneh yang telah mereka identifikasi dua bulan sebelumnya dengan Podolsky, dalam makalah EPR: keterikatan kuantum.

Belitan muncul ketika dua partikel berinteraksi. Menurut aturan kuantum, partikel dapat memiliki banyak kemungkinan keadaan sekaligus. Ini berarti interaksi antar partikel memiliki banyak kemungkinan hasil, tergantung pada keadaan awal setiap partikel. Namun, selalu, keadaan yang dihasilkannya akan dihubungkan - bagaimana partikel A berakhir bergantung pada bagaimana partikel B berubah. Setelah interaksi seperti itu, partikel memiliki rumus bersama yang menentukan berbagai keadaan gabungan yang mungkin mereka masuki.

Konsekuensi yang mengejutkan, yang menyebabkan para penulis EPR meragukan teori kuantum, adalah "aksi seram di kejauhan", seperti yang dikatakan Einstein: Mengukur partikel A (yang memilih satu realitas dari kemungkinan-kemungkinannya) langsung menentukan keadaan B yang sesuai, tidak peduli seberapa jauh B.

Keterikatan telah meningkat dalam arti penting sejak fisikawan menemukan pada 1990-an bahwa hal itu memungkinkan jenis perhitungan baru. Melibatkan dua qubit — objek kuantum seperti partikel yang ada dalam dua kemungkinan keadaan, 0 dan 1 — menghasilkan empat kemungkinan keadaan dengan kemungkinan yang berbeda (0 dan 0, 0 dan 1, 1 dan 0, dan 1 dan 1). Tiga qubit membuat delapan kemungkinan simultan, dan seterusnya; kekuatan "komputer kuantum" tumbuh secara eksponensial dengan setiap qubit terjerat tambahan. Atur keterikatan dengan cerdik, dan Anda dapat membatalkan semua kombinasi 0 dan 1 kecuali urutan yang memberikan jawaban untuk perhitungan. Komputer kuantum prototipe yang terbuat dari beberapa lusin qubit telah terwujud dalam beberapa tahun terakhir, dipimpin oleh mesin Sycamore 54-qubit Google.

Sementara itu, para peneliti gravitasi kuantum terpaku pada keterikatan kuantum karena alasan lain: sebagai kemungkinan kode sumber dari hologram ruang-waktu.

ER = EPR

Pembicaraan tentang ruang-waktu dan holografi yang muncul dimulai pada akhir 1980-an, setelah ahli teori lubang hitam John Wheeler mengumumkan pandangan bahwa ruang-waktu dan segala isinya mungkin muncul dari informasi. Segera, peneliti lain, termasuk fisikawan Belanda Gerard 't Hooft, bertanya-tanya apakah kemunculan ini mirip dengan proyeksi hologram. Contoh telah muncul dalam studi lubang hitam dan teori string, di mana satu deskripsi skenario fisik dapat diterjemahkan ke dalam pandangan yang sama validnya dengan satu dimensi spasial ekstra. Dalam makalah tahun 1994 berjudul “Dunia sebagai Hologram, " Leonard Suskind, ahli teori gravitasi kuantum di Stanford University, menyempurnakan prinsip holografik 't Hooft, dengan alasan bahwa volume ruang-waktu bengkok yang dijelaskan oleh relativitas umum setara, atau "ganda", dengan sistem partikel kuantum di wilayah berdimensi lebih rendah. batas.

Contoh penting holografi tiba tiga tahun kemudian. Juan Maldacena, ahli teori gravitasi kuantum sekarang di Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey, ditemukan bahwa sejenis ruang yang disebut ruang anti-de Sitter (AdS) memang merupakan sebuah hologram.

Alam semesta yang sebenarnya adalah ruang de Sitter, bola yang terus tumbuh didorong keluar oleh energi positifnya sendiri. Sebaliknya, ruang AdS diresapi dengan energi negatif — yang dihasilkan dari perbedaan tanda satu konstanta dalam persamaan relativitas umum — memberikan ruang geometri "hiperbolik": Objek menyusut saat bergerak keluar dari pusat ruang, menjadi sangat kecil di batas luar. Maldacena menunjukkan bahwa ruang-waktu dan gravitasi di dalam alam semesta AdS sama persis dengan properti sistem kuantum di perbatasan (khususnya sistem yang disebut teori medan konformal, atau CFT).

Makalah Maldacena tahun 1997 yang menggambarkan “korespondensi AdS/CFT” ini telah dikutip oleh penelitian selanjutnya sebanyak 22,000 kali — rata-rata lebih dari dua kali sehari. “Mencoba mengeksploitasi ide berdasarkan AdS/CFT telah menjadi tujuan utama ribuan ahli teori terbaik selama beberapa dekade,” kata Peter Woit, seorang fisikawan matematika di Universitas Columbia.

Saat Maldacena sendiri menjelajahi peta AdS/CFT antara ruang-waktu dinamis dan sistem kuantum, dia membuat penemuan baru tentang lubang cacing. Dia sedang mempelajari pola keterikatan tertentu yang melibatkan dua set partikel, di mana setiap partikel dalam satu set terjerat dengan partikel di set lainnya. Maldacena menunjukkan bahwa keadaan ini secara matematis ganda dengan hologram yang agak dramatis: sepasang lubang hitam di ruang AdS yang interiornya terhubung melalui lubang cacing.

Satu dekade harus berlalu sebelum Maldacena, pada tahun 2013 (dalam keadaan yang “terus terang, saya tidak ingat,” katanya), menyadari bahwa penemuannya mungkin menandakan korespondensi yang lebih umum antara keterikatan kuantum dan koneksi melalui lubang cacing. Dia menciptakan persamaan kecil yang samar - ER = EPR - dalam email ke Susskind, yang langsung mengerti. Keduanya dengan cepat mengembangkan dugaan bersama-sama, menulis, "Kami berpendapat bahwa jembatan Einstein Rosen antara dua lubang hitam diciptakan oleh korelasi seperti EPR antara keadaan mikro dari dua lubang hitam," dan bahwa dualitasnya mungkin lebih umum dari itu: "Sangat menggoda untuk pikirkan itu Apa pun Sistem berkorelasi EPR dihubungkan oleh semacam jembatan ER.”

Mungkin lubang cacing menghubungkan setiap pasangan partikel yang terjerat di alam semesta, membentuk hubungan spasial yang merekam sejarah bersama mereka. Mungkin firasat Einstein bahwa lubang cacing berkaitan dengan partikel memang benar.

Jembatan yang Kokoh

Ketika Jafferis mendengar ceramah Maldacena tentang ER = EPR di sebuah konferensi pada tahun 2013, dia menyadari bahwa dugaan dualitas seharusnya memungkinkan Anda merancang lubang cacing yang dipesan lebih dahulu dengan menyesuaikan pola keterikatan.

Jembatan standar Einstein-Rosen mengecewakan penggemar sci-fi di mana pun: Jika salah satunya terbentuk, ia akan segera runtuh karena gravitasinya sendiri dan terjepit jauh sebelum pesawat luar angkasa atau apa pun dapat melewatinya. Tapi Jafferis membayangkan merangkai kabel atau koneksi fisik lainnya antara dua set partikel terjerat yang mengkodekan dua mulut lubang cacing. Dengan penggandengan semacam ini, beroperasi pada partikel di satu sisi akan menyebabkan perubahan pada partikel di sisi lain, mungkin membuka lubang cacing di antara mereka. “Mungkinkah itu yang membuat lubang cacing bisa dilalui?” Jafferis ingat bertanya-tanya. Terpesona oleh lubang cacing sejak masa kanak-kanak - seorang ahli fisika, ia mulai di Universitas Yale pada usia 14 - Jafferis mengejar pertanyaan "hampir untuk bersenang-senang".

Kembali ke Harvard, dia dan Ping Gao, mahasiswa pascasarjana pada saat itu, dan Tembok Aron, kemudian seorang peneliti tamu, akhirnya menghitung bahwa, memang, dengan menggabungkan dua set partikel terjerat, Anda dapat melakukan operasi pada set sebelah kiri yang, dalam gambar ruang-waktu berdimensi ganda yang lebih tinggi, membuka lubang cacing yang memimpin ke mulut kanan dan mendorong qubit melalui.

Jafferis, Gao dan Wall's Penemuan 2016 lubang cacing holografik yang dapat dilalui ini memberi peneliti jendela baru ke dalam mekanisme holografi. “Fakta bahwa jika Anda melakukan hal yang benar dari luar, Anda akhirnya bisa melewatinya, itu juga berarti Anda bisa melihat ke dalam” lubang cacing, kata Jafferis. “Artinya, adalah mungkin untuk menyelidiki fakta bahwa dua sistem yang terjerat dijelaskan oleh beberapa geometri yang terhubung.”

Dalam beberapa bulan, Maldacena dan dua rekannya membangun skema dengan menunjukkan bahwa lubang cacing yang dapat dilalui dapat direalisasikan dalam pengaturan sederhana - "sistem kuantum yang cukup sederhana sehingga kita dapat membayangkan membuatnya," kata Jafferis.

Model SYK, demikian sebutannya, adalah sistem partikel materi yang berinteraksi dalam kelompok, bukan pasangan biasa. Pertama kali dijelaskan oleh Subir Sachdev dan Jinwu Ye pada tahun 1993, model tersebut tiba-tiba menjadi lebih penting mulai tahun 2015 ketika fisikawan teoretis Alexey Kitaev menemukan bahwa itu holografik. Pada kuliah tahun itu di Santa Barbara, California, Kitaev (yang menjadi K di SYK) mengisi beberapa papan tulis dengan bukti bahwa versi tertentu dari model di mana partikel materi berinteraksi dalam kelompok empat secara matematis dapat dipetakan ke hitam satu dimensi. lubang di ruang AdS, dengan simetri identik dan properti lainnya. "Beberapa jawaban sama dalam dua kasus," katanya kepada hadirin yang antusias. Maldacena duduk di barisan depan.

Menghubungkan titik-titik, Maldacena dan rekan penulis diusulkan bahwa dua model SYK yang dihubungkan bersama dapat menyandikan dua mulut lubang cacing Jafferis, Gao, dan Wall. Jafferis dan Gao berlari mendekat. Pada 2019, mereka menemukan jalan mereka resep konkret untuk memindahkan qubit informasi dari satu sistem partikel yang berinteraksi empat arah ke sistem lainnya. Memutar semua arah putaran partikel diterjemahkan, dalam gambaran ruang-waktu ganda, menjadi gelombang kejut energi negatif yang menyapu melalui lubang cacing, mendorong qubit ke depan dan, pada waktu yang dapat diprediksi, keluar dari mulut.

“Wormhole Jafferis adalah realisasi konkrit pertama dari ER = EPR, di mana dia menunjukkan relasi yang berlaku persis untuk sistem tertentu,” kata Alex Zlokapa, seorang mahasiswa pascasarjana di Massachusetts Institute of Technology dan rekan penulis pada percobaan baru.

Lubang cacing di Lab

Saat karya teoretis berkembang, Maria Spiropulu, seorang ahli fisika partikel eksperimental ulung yang terlibat dalam penemuan Higgs boson tahun 2012, memikirkan tentang bagaimana menggunakan komputer kuantum yang baru lahir untuk melakukan eksperimen gravitasi kuantum holografik. Pada tahun 2018, dia membujuk Jafferis untuk bergabung dengan timnya yang sedang berkembang, bersama dengan para peneliti di Google Quantum AI — penjaga perangkat Sycamore.

Untuk menjalankan protokol teleportasi lubang cacing Jafferis dan Gao pada komputer kuantum yang canggih namun masih kecil dan rawan kesalahan, tim Spiropulu harus sangat menyederhanakan protokol tersebut. Model SYK penuh terdiri dari banyak partikel praktis yang tak terhingga yang digabungkan satu sama lain dengan kekuatan acak saat interaksi empat arah terjadi. Ini tidak layak untuk dihitung; bahkan menggunakan semua 50 qubit yang tersedia akan membutuhkan ratusan ribu operasi sirkuit. Para peneliti mulai membuat lubang cacing holografik hanya dengan tujuh qubit dan ratusan operasi. Untuk melakukan ini, mereka harus "menguraikan" model SYK tujuh partikel, hanya mengkodekan interaksi empat arah terkuat dan menghapus sisanya, sambil mempertahankan properti holografik model. “Butuh beberapa tahun untuk menemukan cara cerdas untuk melakukannya,” kata Spiropulu.

Satu rahasia sukses adalah Zlokapa, anak orkestra waifish yang bergabung dengan kelompok penelitian Spiropulu sebagai mahasiswa Caltech. Seorang pemrogram berbakat, Zlokapa memetakan interaksi partikel dari model SYK ke koneksi antara neuron jaringan saraf, dan melatih sistem untuk menghapus koneksi jaringan sebanyak mungkin sambil mempertahankan tanda kunci wormhole. Prosedur tersebut mengurangi jumlah interaksi empat arah dari ratusan menjadi lima.

Dengan itu, tim mulai memprogram qubit Sycamore. Tujuh qubit menyandikan 14 partikel materi — masing-masing tujuh di sistem SYK kiri dan kanan, di mana setiap partikel di sebelah kiri terjerat dengan satu di sebelah kanan. Qubit kedelapan, dalam beberapa kombinasi probabilistik dari keadaan 0 dan 1, kemudian ditukar dengan salah satu partikel dari model SYK kiri. Kemungkinan keadaan qubit itu dengan cepat terjerat dengan keadaan partikel lain di sebelah kiri, menyebarkan informasinya secara merata di antara mereka seperti setetes tinta dalam air. Ini secara holografik ganda dengan qubit yang memasuki mulut kiri lubang cacing satu dimensi di ruang AdS.

Kemudian datanglah rotasi besar dari semua qubit, ganda menjadi pulsa energi negatif yang mengalir melalui lubang cacing. Rotasi menyebabkan qubit yang diinjeksi berpindah ke partikel model SYK sebelah kanan. Kemudian informasi itu tidak menyebar, kata Preskill, "seperti kekacauan yang berjalan mundur," dan memfokuskan kembali di lokasi satu partikel di sebelah kanan - mitra terjerat dari partikel sebelah kiri yang ditukar. Kemudian status qubit semuanya diukur. Menghitung 0 dan 1 selama banyak percobaan berjalan dan membandingkan statistik ini dengan keadaan siap dari qubit yang disuntikkan mengungkapkan apakah qubit melakukan teleportasi.

Para peneliti mencari puncak dalam data yang mewakili perbedaan antara dua kasus: Jika mereka melihat puncaknya, itu berarti rotasi qubit yang merupakan pulsa energi negatif memungkinkan qubit untuk berteleportasi, sedangkan rotasi ke arah yang berlawanan, yaitu ganda ke pulsa normal, energi positif, jangan biarkan qubit lewat. (Sebaliknya, mereka menyebabkan lubang cacing menutup.)

Suatu larut malam di bulan Januari, setelah dua tahun perbaikan bertahap dan upaya pengurangan kebisingan, Zlokapa menjalankan protokol yang sudah selesai di Sycamore dari jarak jauh dari kamar masa kecilnya di San Francisco Bay Area, tempat dia menghabiskan liburan musim dingin setelah semester pertama sekolah pascasarjana. .

Puncaknya muncul di layar komputernya.

“Itu terus menjadi lebih tajam dan lebih tajam,” katanya. “Saya mengirimkan tangkapan layar puncak ke Maria dan menjadi sangat bersemangat, menulis, 'Saya pikir kita melihat lubang cacing sekarang.'” Puncaknya adalah “tanda pertama bahwa Anda dapat melihat gravitasi di komputer kuantum.”

Spiropulu mengatakan dia hampir tidak percaya puncak bersih dan jelas yang dia lihat. “Itu sangat mirip dengan ketika saya melihat data pertama untuk penemuan Higgs,” katanya. "Bukan karena aku tidak mengharapkannya, tapi itu terlalu berlebihan di hadapanku."

Anehnya, terlepas dari kesederhanaan kerangka wormhole mereka, para peneliti mendeteksi tanda tangan kedua dari dinamika wormhole, pola halus dalam cara informasi menyebar dan tidak menyebar di antara qubit yang dikenal sebagai "belitan ukuran". Mereka belum melatih jaringan saraf mereka untuk mempertahankan sinyal ini karena ia memisahkan model SYK, jadi fakta bahwa pemutar ukuran tetap muncul adalah penemuan eksperimental tentang holografi.

"Kami tidak menuntut apa pun tentang properti berliku-liku ini, tetapi kami menemukan bahwa itu muncul begitu saja," kata Jafferis. Ini “mengkonfirmasi kekokohan” dari dualitas holografik, katanya. "Tampilkan satu [properti], lalu Anda mendapatkan sisanya, yang merupakan semacam bukti bahwa gambar gravitasi ini adalah yang benar."

Arti Lubang Cacing

Jafferis, yang tidak pernah berharap untuk menjadi bagian dari eksperimen lubang cacing (atau yang lainnya), menganggap salah satu kesimpulan terpenting adalah apa yang dikatakan eksperimen tersebut tentang mekanika kuantum. Fenomena kuantum seperti keterikatan biasanya buram dan abstrak; kita tidak tahu, misalnya, bagaimana pengukuran partikel A menentukan keadaan B dari jauh. Namun dalam eksperimen baru, sebuah fenomena kuantum yang tak terlukiskan – teleportasi informasi antar partikel – memiliki interpretasi yang nyata sebagai sebuah partikel yang menerima tendangan energi dan bergerak dengan kecepatan yang dapat dihitung dari A ke B. “Tampaknya ada cerita bagus ini dari titik dari pandangan qubit; itu bergerak secara kausal, ”kata Jafferis. Mungkin proses kuantum seperti teleportasi “selalu terasa menarik bagi qubit itu. Jika sesuatu seperti itu dapat dihasilkan dari eksperimen ini dan eksperimen terkait lainnya, itu pasti akan memberi tahu kita sesuatu yang mendalam tentang alam semesta kita.”

Susskind, yang melihat hasil hari ini lebih awal, mengatakan dia berharap eksperimen lubang cacing di masa depan yang melibatkan lebih banyak qubit dapat digunakan untuk menjelajahi interior lubang cacing sebagai cara untuk menyelidiki sifat kuantum gravitasi. “Dengan melakukan pengukuran pada apa yang dilalui, Anda menginterogasinya dan melihat apa yang ada di dalamnya,” katanya. "Bagi saya itu sepertinya cara yang menarik untuk dilakukan."

Beberapa fisikawan akan mengatakan bahwa eksperimen tersebut tidak memberi tahu kita apa pun tentang alam semesta kita, karena ia menyadari dualitas antara mekanika kuantum dan ruang anti-de Sitter, yang bukan alam semesta kita.

Dalam 25 tahun sejak penemuan korespondensi AdS/CFT oleh Maldacena, fisikawan telah mencari dualitas holografik serupa untuk ruang de Sitter — sebuah peta dari sistem kuantum ke alam semesta de Sitter yang berenergi positif dan meluas tempat kita hidup. jauh lebih lambat daripada AdS, menyebabkan beberapa orang meragukan apakah ruang de Sitter benar-benar holografik. “Pertanyaan seperti 'Bagaimana membuat ini berfungsi dalam kasus dS yang lebih fisik?' tidak baru tetapi sangat tua dan telah menjadi subjek dari puluhan ribu orang-tahun upaya yang gagal, ”kata Woit, seorang kritikus penelitian AdS/CFT. "Yang dibutuhkan adalah beberapa ide yang sangat berbeda."

Kritikus berpendapat bahwa dua jenis ruang berbeda secara kategoris: AdS memiliki batas luar dan ruang dS tidak, jadi tidak ada transisi matematis mulus yang dapat mengubah satu menjadi yang lain. Dan batas keras ruang AdS adalah hal yang membuat holografi mudah dalam pengaturan itu, menyediakan permukaan kuantum untuk memproyeksikan ruang. Sebagai perbandingan, di alam semesta de Sitter kita, satu-satunya batasan adalah yang terjauh yang bisa kita lihat dan masa depan yang tak terbatas. Ini adalah permukaan kabur untuk mencoba memproyeksikan hologram ruang-waktu.

Renat Lol, ahli teori gravitasi kuantum terkemuka di Radboud University di Belanda, juga menekankan bahwa eksperimen wormhole berkaitan dengan ruang-waktu 2D — wormhole adalah filamen, dengan satu dimensi spasial plus dimensi waktu — sedangkan gravitasi lebih rumit di ruang 4D- saat kita benar-benar hidup. “Agak tergoda untuk terjerat dalam seluk-beluk model mainan 2D,” katanya melalui email, “sambil melupakan tantangan berbeda dan lebih besar yang menanti kita dalam gravitasi kuantum 4D. Untuk teori itu, saya tidak dapat melihat bagaimana komputer kuantum dengan kemampuan mereka saat ini dapat banyak membantu … tetapi saya dengan senang hati akan dikoreksi.

Sebagian besar peneliti gravitasi kuantum percaya ini semua adalah masalah yang sulit tetapi dapat dipecahkan — bahwa pola keterikatan yang menjalin ruang 4D de Sitter lebih rumit daripada Iklan 2D, namun demikian kita dapat mengambil pelajaran umum dengan mempelajari holografi dalam pengaturan yang lebih sederhana. Kubu ini cenderung melihat dua jenis ruang, dS dan AdS, lebih mirip daripada berbeda. Keduanya adalah solusi dari teori relativitas Einstein, hanya berbeda dengan tanda minus. Alam semesta dS dan AdS mengandung lubang hitam yang dilanda paradoks yang sama. Dan saat Anda berada jauh di dalam ruang AdS, jauh dari dinding luarnya, Anda hampir tidak dapat membedakan sekeliling Anda dari de Sitter.

Tetap saja, Susskind setuju bahwa inilah saatnya untuk menjadi nyata. “Saya pikir sudah saatnya kita keluar dari bawah lapisan pelindung ruang AdS dan membuka diri ke dunia yang mungkin lebih berkaitan dengan kosmologi,” katanya. “Ruang De Sitter adalah monster lain.”

Untuk itu, Susskind punya ide baru. Di pracetak diposting online pada bulan September, ia mengusulkan bahwa ruang de Sitter mungkin merupakan hologram dari versi yang berbeda dari model SYK - bukan satu dengan interaksi partikel empat arah, tetapi satu di mana jumlah partikel yang terlibat dalam setiap interaksi tumbuh sebagai kuadrat akar dari jumlah total partikel. "Batas skala ganda" model SYK ini "berperilaku lebih seperti de Sitter daripada AdS," katanya. "Ada jauh dari bukti, tapi ada bukti tidak langsung."

Sistem kuantum seperti itu lebih kompleks daripada yang diprogram sejauh ini, dan "apakah batas itu adalah sesuatu yang akan direalisasikan di lab, saya tidak tahu," kata Susskind. Yang tampaknya pasti adalah, sekarang ada satu lubang cacing holografik, lebih banyak lagi yang akan terbuka.