양자 컴퓨터를 사용하여 웜홀을 만드는 물리학자

물리학자들은 알버트 아인슈타인과 네이선 로젠이 1935년에 이론화한 터널의 일종인 최초의 웜홀을 만들었다고 합니다.

웜홀은 작은 초전도 회로에 저장된 양자 정보 비트 또는 "큐비트"에서 홀로그램처럼 나타났습니다. 큐비트를 조작함으로써 물리학자들은 웜홀을 통해 정보를 보냈습니다. 오늘보고 저널 자연.

가 이끄는 팀 마리아 스피로풀루 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 연구진은 캘리포니아주 산타바바라에 있는 Google Quantum AI에 보관된 Sycamore라는 장치인 Google의 양자 컴퓨터를 사용하여 새로운 "웜홀 순간 이동 프로토콜"을 구현했습니다. Spiropulu가 설명했듯이 이 최초의 "칩 상의 양자 중력 실험"을 통해 그녀와 그녀의 팀은 경쟁하는 물리학자 그룹을 이겼습니다. 웜홀 순간이동을 목표로 하는 사람 IBM과 Quantinuum의 양자 컴퓨터로.

스피로풀루는 큐비트가 웜홀을 통과하고 있음을 나타내는 핵심 서명을 보았을 때 "나는 흔들렸다"고 말했습니다.

이 실험은 양자역학과 일반상대성이론이라는 기초물리학의 두 기둥이 어떻게 서로 맞물리는지에 대한 포괄적인 가설인 홀로그램 원리에 대한 증거로 볼 수 있다. 물리학자들은 1930년대부터 이러한 분리된 이론을 조화시키기 위해 노력해 왔습니다. 하나는 원자와 아원자 입자에 대한 규칙서이고, 다른 하나는 물질과 에너지가 어떻게 시공간 구조를 휘게 하여 중력을 발생시키는지에 대한 아인슈타인의 설명입니다. 홀로그램 원리는 1990년대 이후로 두 프레임워크 사이의 수학적 등가성 또는 "이중성"을 가정합니다. 그것은 일반 상대성 이론에 의해 기술된 유연한 시공간 연속체가 실제로 변장한 입자의 양자 시스템이라고 말합니다. 시공간과 중력은 3D 홀로그램이 2D 패턴에서 투사되는 것처럼 양자 효과에서 나타납니다.

실제로, 새로운 실험은 우리가 양자 컴퓨터에서 제어할 수 있는 유형의 양자 효과가 상대성 이론에서 볼 것으로 예상되는 현상인 웜홀을 일으킬 수 있음을 확인합니다. 시카모어(Sycamore) 칩의 진화하는 큐비트 시스템은 "정말 멋진 대체 설명을 가지고 있다"고 말했다. 존 프리 스킬, 실험에 참여하지 않은 Caltech의 이론 물리학 자. "매우 다른 언어로 시스템을 중력으로 생각할 수 있습니다."

분명히 말하면 일반 홀로그램과 달리 웜홀은 우리가 볼 수 있는 것이 아닙니다. 공동 저자에 따르면 "실제 시공간의 필라멘트"로 간주될 수 있지만 다니엘 자페리스 웜홀 순간이동 프로토콜의 수석 개발자인 하버드 대학의 박사는 우리와 Sycamore 컴퓨터가 살고 있는 동일한 현실의 일부가 아닙니다. 홀로그램 원리에 따르면 웜홀이 있는 현실과 큐비트가 있는 현실은 동일한 물리학의 대체 버전이지만 이러한 종류의 이중성을 개념화하는 방법은 미스터리로 남아 있습니다.

결과의 근본적인 의미에 대한 의견은 다를 것입니다. 결정적으로 실험의 홀로그램 웜홀은 우리 우주의 시공간과는 다른 종류의 시공간으로 구성되어 있습니다. 이 실험이 우리가 거주하는 시공간도 양자 비트에 의해 패턴화된 홀로그램이라는 가설을 뒷받침하는지 여부는 논쟁의 여지가 있습니다.

Jafferis는 “이 작은 아기 XNUMX차원 웜홀이 Sycamore 칩에서 나오는 것과 같은 방식으로 우리 우주의 중력이 일부 양자 [비트]에서 나오는 것이 사실이라고 생각합니다.”라고 말했습니다. “물론 우리는 그것을 확실히 알지 못합니다. 우리는 그것을 이해하려고 노력하고 있습니다.”

웜홀 속으로

홀로그램 웜홀의 이야기는 1935년에 출판된 겉보기에 관련이 없어 보이는 두 개의 논문으로 거슬러 올라갑니다. 한 ER로 알려진 아인슈타인과 로젠에 의해 다른 두 사람과 EPR로 알려진 Boris Podolsky에 의해. ER과 EPR 논문 모두 처음에는 위대한 E의 한계 저작물로 평가되었습니다. 그것이 바뀌었습니다.

ER 논문에서 아인슈타인과 그의 젊은 조수인 로젠은 일반 상대성 이론을 모든 것에 대한 통일된 이론으로 확장하려고 시도하면서 웜홀의 가능성을 우연히 발견했습니다. 그들은 독일의 물리학자이자 군인인 칼 슈바르츠실트가 아인슈타인이 이론을 발표한 지 불과 몇 달 후인 1916년에 일반 상대성 이론의 접힌 부분에서 발견한 시공간 구조의 걸림돌에 집중했습니다. 슈바르츠실트는 질량이 중력에 의해 한 점에 무한히 집중될 수 있고, 시공간을 급격하게 휘게 하여 변수가 무한대로 바뀌고 아인슈타인의 방정식이 오작동할 수 있음을 보여주었습니다. 우리는 이제 이러한 "특이점"이 우주 전체에 존재한다는 것을 알고 있습니다. 그것들은 우리가 설명할 수도 볼 수도 없는 점들이며, 각각은 근처의 모든 빛을 중력적으로 가두는 블랙홀의 중심에 숨겨져 있습니다. 특이점은 중력의 양자 이론이 가장 필요한 곳입니다.

Einstein과 Rosen은 Schwarzschild의 수학이 기본 입자를 일반 상대성 이론에 연결하는 방법일 수 있다고 추측했습니다. 그림이 작동하도록 하기 위해 그들은 그의 방정식에서 특이점을 잘라내어 날카로운 점을 시공간의 다른 부분으로 미끄러지는 추가 차원 튜브로 대체하는 새로운 변수로 교체했습니다. 아인슈타인과 로젠은 이러한 "다리"(또는 웜홀)가 입자를 나타낼 수 있다고 잘못 그러나 선견지명하게 주장했습니다.

아이러니하게도, 웜홀과 입자를 연결하기 위해 노력하면서 듀오는 두 달 전에 Podolsky가 EPR 논문: 양자 얽힘에서 확인한 이상한 입자 현상을 고려하지 않았습니다.

얽힘은 두 입자가 상호 작용할 때 발생합니다. 양자 규칙에 따르면 입자는 한 번에 여러 가지 가능한 상태를 가질 수 있습니다. 이는 입자 간의 상호작용이 각 입자가 시작하는 상태에 따라 여러 가지 가능한 결과를 갖는다는 것을 의미합니다. 그러나 항상 결과 상태는 연결됩니다. 입자 A가 어떻게 끝나는지는 입자 B가 어떻게 나타나는지에 달려 있습니다. 이러한 상호 작용 후 입자는 자신이 있을 수 있는 다양한 결합 상태를 지정하는 공유 공식을 갖습니다.

EPR 저자들이 양자 이론을 의심하게 만든 충격적인 결과는 아인슈타인이 말했듯이 "원거리에서 유령 같은 행동"입니다. 측정 입자 A(가능성 중에서 하나의 현실을 선택)는 B의 해당 상태를 즉시 결정합니다. B가 아무리 멀어도.

1990년대 물리학자들이 얽힘이 새로운 종류의 계산을 가능하게 한다는 사실을 발견한 이후로 얽힘의 중요성이 크게 부각되었습니다. 0과 1의 두 가지 가능한 상태에 존재하는 입자와 같은 양자 객체인 두 개의 큐비트를 얽히면 가능성이 다른 네 가지 가능한 상태(0과 0, 0과 1, 1과 0, 1과 1)가 생성됩니다. 0개의 큐비트는 1개의 동시 가능성을 만드는 식입니다. "양자 컴퓨터"의 성능은 얽힌 큐비트가 추가될 때마다 기하급수적으로 증가합니다. 얽힘을 교묘하게 조정하면 계산에 대한 답을 제공하는 시퀀스를 제외한 모든 54과 XNUMX의 조합을 취소할 수 있습니다. Google의 XNUMX큐비트 시카모어(Sycamore) 머신이 이끄는 수십 큐비트로 구성된 프로토타입 양자 컴퓨터가 지난 몇 년 동안 구체화되었습니다.

한편, 양자 중력 연구자들은 또 다른 이유로 양자 얽힘에 주목했습니다. 바로 시공간 홀로그램의 가능한 소스 코드입니다.

ER = EPR

창발적 시공간과 홀로그래피에 대한 논의는 1980년대 후반 블랙홀 이론가 존 휠러가 시공간과 그 안의 모든 것이 정보에서 비롯될 수 있다는 견해를 발표한 이후 시작되었습니다. 곧, 네덜란드 물리학자 Gerard 't Hooft를 포함한 다른 연구자들은 이 출현이 홀로그램의 투영과 유사한지 궁금해했습니다. 예는 블랙홀 연구와 끈 이론에서 나타났습니다. 여기서 물리적 시나리오에 대한 하나의 설명은 하나의 추가 공간 차원이 있는 동등한 유효한 보기로 변환될 수 있습니다. 1994년 논문에서 "홀로그램으로 보는 세상" 레너드 서스킨트, 스탠포드 대학의 양자 중력 이론가는 't Hooft의 홀로그램 원리를 구체화하여 일반 상대성 이론에 의해 설명되는 구부러진 시공간의 볼륨이 해당 영역의 저차원에 있는 양자 입자 시스템과 동등하거나 "이중"이라고 주장했습니다. 경계.

홀로그래피의 중대한 예는 XNUMX년 후에 도착했습니다. 후안 말다 세나현재 뉴저지주 프린스턴 고등연구소의 양자 중력 이론가인 발견 Anti-de Sitter(AdS) 공간이라는 일종의 공간이 바로 홀로그램이라는 것입니다.

실제 우주는 자신의 긍정적인 에너지에 의해 바깥쪽으로 움직이는 계속 성장하는 구체인 de Sitter 공간입니다. 대조적으로 AdS 공간에는 일반 상대성 이론에서 한 상수의 부호 차이로 인해 음의 에너지가 주입되어 공간에 "쌍곡선" 기하학이 부여됩니다. 외부 경계에서 극소가 됩니다. Maldacena는 AdS 우주 내부의 시공간과 중력이 경계에 있는 양자 시스템(특히 등각 장 이론(CFT)이라고 하는 시스템)의 속성과 정확히 일치함을 보여주었습니다.

이 "AdS/CFT 서신"을 설명하는 Maldacena의 1997년 논문은 후속 연구에서 22,000번 인용되었습니다. 하루 평균 두 번 이상입니다. "AdS/CFT에 기반한 아이디어를 활용하려는 노력은 수십 년 동안 수천 명의 최고의 이론가들의 주요 목표였습니다."라고 말했습니다. 피터 위트, Columbia University의 수리 물리학 자.

Maldacena 자신이 동적 시공간과 양자 시스템 간의 AdS/CFT 지도를 탐색하면서 웜홀에 대한 새로운 발견을 했습니다. 그는 한 세트의 각 입자가 다른 세트의 입자와 얽혀 있는 두 세트의 입자를 포함하는 특정 얽힘 패턴을 연구하고 있었습니다. 말다세나 보여 이 상태는 내부가 웜홀을 통해 연결되는 AdS 공간의 한 쌍의 블랙홀인 다소 극적인 홀로그램과 수학적으로 이중입니다.

Maldacena는 2013년에 XNUMX년이 지나야 했습니다(그는 "솔직히 기억이 나지 않습니다"라고 말합니다). 자신의 발견이 양자 얽힘과 웜홀을 통한 연결 사이의 보다 일반적인 대응 관계를 의미할 수 있음을 깨달았습니다. 그는 Susskind에게 보낸 이메일에서 ER = EPR이라는 수수께끼 같은 작은 방정식을 만들어냈고, Susskind는 즉시 이해했습니다. 둘이 빨리 추측을 발전시켰다 "우리는 두 블랙홀 사이의 아인슈타인 로젠 다리가 두 블랙홀의 미세 상태 사이의 EPR과 같은 상관 관계에 의해 생성되었다고 주장합니다." 생각 어떤 EPR 상관 시스템은 일종의 ER 브리지로 연결됩니다.”

아마도 웜홀은 우주의 모든 얽힌 입자 쌍을 연결하여 공유된 역사를 기록하는 공간 연결을 구축할 수 있습니다. 웜홀이 입자와 관련이 있다는 아인슈타인의 직감이 옳았을 수도 있습니다.

튼튼한 다리

Jafferis는 2013년 컨퍼런스에서 Maldacena가 ER = EPR에 대해 강의하는 것을 들었을 때 추측된 이중성이 얽힘 패턴을 조정하여 맞춤형 웜홀을 설계할 수 있어야 한다는 것을 깨달았습니다.

표준 아인슈타인-로젠 다리는 모든 공상 과학 팬들에게 실망스러운 것입니다. 하나가 형성되면 자체 중력으로 인해 빠르게 무너지고 우주선이나 다른 것이 통과하기 훨씬 전에 꼬집어집니다. 그러나 Jafferis는 웜홀의 두 입을 암호화하는 두 세트의 얽힌 입자 사이에 와이어 또는 기타 물리적 연결을 묶는 것을 상상했습니다. 이러한 종류의 결합을 통해 한쪽의 입자에 작용하면 다른 쪽의 입자에 변화를 유도하여 아마도 그들 사이에 웜홀을 열어 놓을 것입니다. "그것이 웜홀을 통과할 수 있게 만드는 것일까요?" Jafferis는 궁금했던 것을 회상합니다. 어린 시절부터 웜홀에 매료되어 물리학 신동이었던 그는 14세에 예일 대학교에서 시작했습니다. Jafferis는 "거의 재미로" 질문을 추구했습니다.

하버드로 돌아가서 그와 핑 가오, 당시 그의 대학원생, 그리고 아론 Wall, 방문 연구원은 결국 실제로 두 세트의 얽힌 입자를 결합하여 왼쪽 세트에서 작업을 수행할 수 있다고 계산했습니다. 오른쪽 입에 대고 큐비트를 밀어냅니다.

자페리스, 가오, 월스 2016년 발견 이 홀로그램의 통과 가능한 웜홀은 연구원들에게 홀로그래피의 역학에 대한 새로운 창을 제공했습니다. "외부에서 올바른 일을 하면 결국 통과할 수 있다는 사실은 웜홀 내부를 볼 수 있다는 의미이기도 합니다."라고 Jafferis는 말했습니다. "그것은 두 개의 얽힌 시스템이 연결된 기하학에 의해 설명된다는 사실을 조사하는 것이 가능하다는 것을 의미합니다."

몇 달 안에 Maldacena와 두 동료는 통과 가능한 웜홀이 간단한 설정, 즉 "우리가 그것을 만드는 것을 상상할 수 있을 만큼 충분히 단순한 양자 시스템"에서 실현될 수 있음을 보여줌으로써 계획을 세웠습니다.

SYK 모델이라고 불리는 이 모델은 일반적인 쌍이 아닌 그룹으로 상호 작용하는 물질 입자 시스템입니다. 1993년 Subir Sachdev와 Jinwu Ye에 의해 처음 설명된 이 모델은 2015년 이론물리학자가 알렉세이 키타예프 홀로그램임을 알게 되었다. 그해 캘리포니아 산타 바바라에서 열린 강의에서 Kitaev(SYK에서 K가 됨)는 물질 입자가 XNUMX개의 그룹으로 상호 작용하는 모델의 특정 버전이 수학적으로 XNUMX차원 검정에 매핑될 수 있다는 증거로 여러 칠판을 채웠습니다. 대칭 및 기타 속성이 동일한 AdS 공간의 구멍입니다. "두 가지 경우에 일부 대답은 동일합니다."라고 그는 열광하는 청중에게 말했습니다. Maldacena는 앞줄에 앉아있었습니다.

점 연결, Maldacena 및 공동 저자 제안 된 함께 연결된 두 개의 SYK 모델은 Jafferis, Gao 및 Wall의 통과 가능한 웜홀의 두 입을 인코딩할 수 있습니다. Jafferis와 Gao는 접근 방식으로 달렸습니다. 2019년까지 그들은 구체적인 처방 XNUMX 방향 상호 작용 입자의 한 시스템에서 다른 시스템으로 정보 큐빗을 순간 이동합니다. 모든 입자의 회전 방향을 회전하면 이중 시공간 그림에서 웜홀을 휩쓸고 큐비트를 앞으로 걷어차고 예측 가능한 시간에 입에서 나오는 음의 에너지 충격파로 변환됩니다.

"Jafferis의 웜홀은 ER = EPR의 첫 번째 구체적인 실현이며, 여기서 그는 관계가 특정 시스템에 대해 정확히 유지됨을 보여줍니다."라고 말했습니다. 알렉스 즐로카파, Massachusetts Institute of Technology의 대학원생이자 새로운 실험의 공동 저자입니다.

실험실의 웜홀

이론적 작업이 진행되는 동안 2012년 힉스 입자 발견에 참여한 뛰어난 실험 입자 물리학자인 Maria Spiropulu는 초기 양자 컴퓨터를 사용하여 홀로그램 양자 중력 실험을 수행하는 방법에 대해 생각하고 있었습니다. 2018년에 그녀는 Sycamore 장치를 관리하는 Google Quantum AI의 연구원과 함께 성장하는 팀에 합류하도록 Jafferis를 설득했습니다.

최첨단이지만 여전히 작고 오류가 발생하기 쉬운 양자 컴퓨터에서 Jafferis와 Gao의 웜홀 순간 이동 프로토콜을 실행하기 위해 Spiropulu의 팀은 프로토콜을 크게 단순화해야 했습니다. 전체 SYK 모델은 전체적으로 50방향 상호 작용이 발생하기 때문에 임의의 강도로 서로 결합된 사실상 무한히 많은 입자로 구성됩니다. 이것은 계산할 수 없습니다. 사용 가능한 XNUMX개 이상의 큐비트를 모두 사용하더라도 수십만 번의 회로 작업이 필요했을 것입니다. 연구원들은 단 XNUMX큐비트와 수백 번의 작업으로 홀로그램 웜홀을 만들기 시작했습니다. 이를 위해 모델의 홀로그램 속성을 유지하면서 가장 강력한 XNUMX방향 상호 작용만 인코딩하고 나머지는 생략하여 XNUMX개 입자 SYK 모델을 "희소화"해야 했습니다. Spiropulu는 "영리한 방법을 알아내는 데 몇 년이 걸렸습니다."라고 말했습니다.

성공의 한 가지 비결은 Caltech 학부생으로 Spiropulu의 연구 그룹에 합류한 와이피쉬 오케스트라 어린이 Zlokapa였습니다. 재능 있는 프로그래머인 Zlokapa는 SYK 모델의 입자 상호 작용을 신경망의 뉴런 간 연결에 매핑하고 시스템이 주요 웜홀 서명을 보존하면서 가능한 한 많은 네트워크 연결을 삭제하도록 훈련했습니다. 이 절차는 XNUMX방향 상호 작용의 수를 수백에서 XNUMX로 줄였습니다.

이를 통해 팀은 Sycamore의 큐비트 프로그래밍을 시작했습니다. 14개의 큐비트는 0개의 물질 입자를 인코딩합니다. 왼쪽 및 오른쪽 SYK 시스템에 각각 1개씩 있으며 왼쪽의 모든 입자는 오른쪽의 입자와 얽혀 있습니다. 상태 XNUMX과 XNUMX의 일부 확률적 조합에서 여덟 번째 큐비트는 왼쪽 SYK 모델의 입자 중 하나로 교체됩니다. 그 큐비트의 가능한 상태는 왼쪽에 있는 다른 입자의 상태와 빠르게 엉켜 물에 잉크 한 방울을 떨어뜨리는 것처럼 정보를 그들 사이에 고르게 퍼뜨립니다. 이것은 AdS 공간에서 XNUMX차원 웜홀의 왼쪽 입으로 들어가는 큐비트에 홀로그램 이중입니다.

그런 다음 웜홀을 통해 흐르는 부정적인 에너지의 펄스에 이중으로 모든 큐비트의 큰 회전이 온다. 회전으로 인해 주입된 큐비트가 오른쪽 SYK 모델의 입자로 전달됩니다. Preskill은 정보가 확산되지 않고 "혼돈이 거꾸로 달리는 것처럼" 오른쪽에 있는 단일 입자 위치에 다시 초점을 맞춘다고 말했습니다. 그런 다음 큐비트의 상태가 모두 측정됩니다. 많은 실험 실행에서 0과 1을 계산하고 이러한 통계를 주입된 큐비트의 준비된 상태와 비교하면 큐비트가 순간이동하는지 여부를 알 수 있습니다.

연구자들은 두 경우 사이의 차이를 나타내는 데이터에서 정점을 찾습니다. 정점을 본다면 음에너지 펄스에 이중인 큐비트 회전이 큐비트가 순간이동하도록 허용하는 반면 반대 방향으로의 회전은 다음과 같습니다. 정상적이고 긍정적인 에너지의 펄스에 이중으로, 큐비트를 통과시키지 마십시오. (대신 웜홀을 닫습니다.)

XNUMX년간의 점진적인 개선과 소음 감소 노력 끝에 XNUMX월의 어느 늦은 밤, Zlokapa는 샌프란시스코 베이 지역에 있는 어린 시절 침실에서 Sycamore에 대한 완성된 프로토콜을 원격으로 실행했습니다. .

피크가 그의 컴퓨터 화면에 나타났습니다.

그는 “점점 더 날카로워졌다. "저는 정점의 스크린샷을 Maria에게 보냈고 매우 흥분하여 '이제 웜홀이 보이는 것 같습니다.'라고 썼습니다." 정점은 "양자 컴퓨터에서 중력을 볼 수 있다는 첫 번째 신호"였습니다.

Spiropulu는 그녀가 보고 있는 깨끗하고 뚜렷한 봉우리를 거의 믿을 수 없다고 말했습니다. "힉스 발견에 대한 첫 번째 데이터를 보았을 때와 매우 유사했습니다."라고 그녀는 말했습니다. “기대하지 않아서가 아니라 내 얼굴에 너무 많이 다가왔다.”

놀랍게도 연구원들은 웜홀의 골격 단순성에도 불구하고 웜홀 역학의 두 번째 신호, 즉 "크기 감기"라고 알려진 큐비트 사이에서 정보가 퍼지고 퍼지지 않는 방식의 섬세한 패턴을 감지했습니다. 그들은 SYK 모델을 희소화할 때 이 신호를 보존하도록 신경망을 훈련하지 않았으므로 어쨌든 크기 감김이 나타난다는 사실은 홀로그래피에 대한 실험적 발견입니다.

Jafferis는 "우리는 이 크기가 구불구불한 부동산에 대해 아무것도 요구하지 않았지만 갑자기 튀어나온 것을 발견했습니다."라고 말했습니다. 이것은 홀로그램 이중성의 "강건함을 확인"했다고 그는 말했다. "[속성] 하나를 표시하면 나머지는 모두 얻게 됩니다. 이는 이 중력 그림이 옳다는 일종의 증거입니다."

웜홀의 의미

웜홀 실험(또는 다른 실험)의 일부가 될 것이라고 전혀 예상하지 못했던 Jafferis는 가장 중요한 테이크아웃 중 하나는 실험이 양자 역학에 대해 말하는 것이라고 생각합니다. 얽힘과 같은 양자 현상은 일반적으로 불투명하고 추상적입니다. 예를 들어 우리는 입자 A의 측정이 멀리서 B의 상태를 결정하는 방법을 모릅니다. 하지만 새로운 실험에서는 형언할 수 없는 양자 현상(입자 간 정보 순간이동)을 입자가 에너지 발차기를 받아 A에서 B로 계산 가능한 속도로 이동하는 것으로 가시적으로 해석된다. 큐비트의 관점; 인과 관계가 있습니다.”라고 Jafferis는 말했습니다. 순간이동과 같은 양자 프로세스는 “항상 그 큐비트에 중력을 느낍니다. 이 실험 및 기타 관련 실험에서 이와 같은 것이 나올 수 있다면 우리 우주에 대해 분명히 알 수 있을 것입니다.”

오늘의 결과를 미리 본 Susskind는 더 많은 큐비트를 포함하는 미래의 웜홀 실험이 중력의 양자 특성을 조사하는 방법으로 웜홀의 내부를 탐색하는 데 사용될 수 있기를 희망한다고 말했습니다. "무슨 일이 있었는지 측정함으로써 당신은 그것을 심문하고 내부에 무엇이 있는지 확인합니다."라고 그는 말했습니다. "그것은 흥미로운 방법인 것 같습니다."

일부 물리학자들은 이 실험이 우리 우주에 대해 아무것도 알려주지 않는다고 말할 것입니다. 왜냐하면 그것은 우리 우주가 아닌 양자 역학과 안티-드 시터 공간 사이의 이중성을 실현하기 때문입니다.

Maldacena가 AdS/CFT 통신을 발견한 이후 25년 동안 물리학자들은 de Sitter 공간에 대한 유사한 홀로그램 이중성을 추구했습니다. 양자 시스템에서 우리가 살고 있는 긍정적으로 활성화되고 확장되는 de Sitter 우주로 가는 지도입니다. AdS보다 훨씬 느리기 때문에 일부 사람들은 de Sitter 공간이 홀로그램인지 의심하게 됩니다. “'dS의 보다 물리적인 경우에 이것을 작동시키는 것은 어떻습니까?'와 같은 질문이 있습니다. AdS/CFT 연구 비평가인 Woit는 "새롭지는 않지만 매우 오래되었으며 수만 인년의 실패한 노력의 대상이 되었습니다."라고 말했습니다. "필요한 것은 상당히 다른 아이디어입니다."

비평가들은 두 종류의 공간이 범주적으로 다르다고 주장합니다. AdS에는 외부 경계가 있고 dS 공간에는 없기 때문에 하나를 다른 것으로 변형할 수 있는 부드러운 수학적 전환이 없습니다. 그리고 AdS 공간의 단단한 경계는 공간을 투사할 양자 표면을 제공하여 해당 설정에서 홀로그래피를 쉽게 만드는 바로 그 것입니다. 이에 비해 de Sitter 세계에서 유일한 경계는 우리가 볼 수 있는 가장 먼 곳과 무한한 미래입니다. 이들은 시공간 홀로그램을 투사할 수 있는 흐릿한 표면입니다.

레나테 롤네덜란드 Radboud 대학의 저명한 양자 중력 이론가인 웜홀 실험은 2차원 시공간(웜홀은 하나의 공간 차원에 시간 차원을 더한 필라멘트)과 관련된 반면 중력은 4차원 공간에서 더 복잡하다고 강조했습니다. 그녀는 이메일을 통해 "2D 장난감 모델의 복잡성에 얽히고 싶은 유혹이 있습니다. 반면에 4D 양자 중력에서 우리를 기다리고 있는 다양하고 더 큰 도전은 놓치고 있습니다. 그 이론에 대해서는 현재 기능을 갖춘 양자 컴퓨터가 어떻게 큰 도움이 될 수 있는지 알 수 없지만 기꺼이 수정하겠습니다.”

대부분의 양자 중력 연구자들은 이것이 모두 어렵지만 해결할 수 있는 문제라고 생각합니다. 4D de Sitter 공간을 짜는 얽힘 패턴은 2D AdS보다 복잡하지만 그럼에도 불구하고 더 간단한 설정에서 홀로그래피를 연구하면 일반적인 교훈을 얻을 수 있습니다. 이 진영은 dS와 AdS라는 두 가지 유형의 공간을 다른 것보다 더 유사한 것으로 보는 경향이 있습니다. 둘 다 아인슈타인의 상대성 이론에 대한 해결책이며 빼기 기호만 다릅니다. dS와 AdS 유니버스 모두 동일한 역설에 시달리는 블랙홀을 포함합니다. 그리고 외부 벽에서 멀리 떨어진 AdS 공간 깊숙이 들어가면 주변 환경과 de Sitter를 거의 구분할 수 없습니다.

그래도 Susskind는 현실화해야 할 때라는 데 동의합니다. "AdS 공간의 보호막 아래에서 벗어나 우주론과 더 관련이 있는 세계로 열릴 때가 되었다고 생각합니다."라고 그는 말했습니다. "De Sitter 공간은 또 다른 짐승입니다."

이를 위해 Susskind는 새로운 아이디어를 가지고 있습니다. ~ 안에 전인 XNUMX월에 온라인에 게시된 글에서 그는 de Sitter 공간이 SYK 모델의 다른 버전의 홀로그램일 수 있다고 제안했습니다. 즉, XNUMX방향 입자 상호 작용이 있는 것이 아니라 각 상호 작용에 포함된 입자 수가 제곱에 따라 증가하는 것입니다. 총 입자 수의 근. SYK 모델의 이 "이중 스케일 한계"는 "AdS보다 de Sitter처럼 행동하는 것"이라고 그는 말했습니다. "증거와는 거리가 멀지만 정황 증거가 있다."

이러한 양자 시스템은 지금까지 프로그래밍된 것보다 더 복잡하며 "그 한계가 실험실에서 실현될 것인지는 알 수 없습니다"라고 Susskind는 말했습니다. 확실한 것은 이제 하나의 홀로그램 웜홀이 있으므로 더 많은 구멍이 열릴 것이라는 점입니다.