Ein Wurmloch ist ein hypothetisches Objekt, das zwei unterschiedliche Regionen der Raumzeit verbindet. Obwohl ihre Existenz und Eigenschaften vor fast einem Jahrhundert theoretisiert wurden, wurden Wurmlöcher nie experimentell beobachtet. Jüngste Arbeiten des Physikers Hatim Salih, Forscher an den Quantum Engineering Technology Labs der University of Bristol und Mitbegründer des Start-ups DotQuantum, könnten uns diesem Ziel jedoch näher bringen.
Im Jahr 2017 zeigten Forscher, dass die gravitative Beschreibung eines durchquerbaren Wurmlochs der „Quantenteleportation“ entspricht – einem Prozess, bei dem der Quantenzustand eines Systems sofort durch den Weltraum auf ein anderes übertragen wird. , unter Verwendung der Prinzipien der Quantenverschränkung. Im November 2022 präsentierten sie sich in Natur die erste experimentelle Demonstration dieser theoretischen Arbeit durch die Simulation eines „Mini-Wurmlochs“ – oder besser gesagt eines Quantensystems, das einige seiner Eigenschaften simuliert – auf einem Quantenprozessor.
Diese Simulation könnte helfen, die Dynamik eines passierbaren Wurmlochs zu charakterisieren. Aber Hatim Salih geht noch viel weiter: Er behauptet, ein Computermodell erfunden zu haben, um im Labor ein Wurmloch zu erzeugen, das den Weltraum auf überprüfbare Weise durchquert, um das Innenleben des Universums zu erforschen. Es handelt sich also nicht mehr um die Simulation eines Wurmlochs, sondern um die Schaffung einer echten Abkürzung durch den Weltraum! Dieses Modell, das er „ Gegenportation (Gegenportation), würde es ermöglichen, ein kleines Objekt durch den Raum zu rekonstruieren, ohne dass ein Partikel es durchquert.
Der allererste praktische Bauplan für Wurmlöcher
” Dies ist ein wichtiger Schritt, an dem wir seit mehreren Jahren arbeiten. Es bietet einen theoretischen und praktischen Rahmen, um die verbleibenden Rätsel des Universums, wie die wahre Natur der Raumzeit, neu zu erforschen. Sagte Hatim Salih in einer Erklärung.
Dieses neue Computerschema basiert auf einem spezifischen Konzept der Quantenphysik, der Quantenverschränkung, einem Phänomen, bei dem zwei entfernte Teilchen dadurch verbunden sind, dass ihre Quantenzustände voneinander abhängig sind; Somit sind diese Teilchen korreliert, ohne jemals zu interagieren. ” Diese Fernkorrelation kann dann verwendet werden, um Quanteninformationen (Qubits) von einem Ort zum anderen zu transportieren, ohne dass ein Teilchen durch den Weltraum reisen muss, wodurch ein sogenanntes Wurmloch entsteht. befahrbar sagt John Rarity, Professor für optische Kommunikationssysteme an der University of Bristol.
Alle Formen der Kommunikation in unserer Welt beruhen auf „nachweisbaren“ Informationsvektoren – wie dem Strom von Photonen durch die Luft oder eine optische Faser sowie den unzähligen neuralen Signalen, die im Gehirn herumspringen. Auch die Quantenteleportation, die darin besteht, den Quantenzustand eines Systems auf ein anderes ähnliches und weit entferntes System zu übertragen, ist keine Ausnahme von der Regel.
Das ist der Unterschied zu dem von Salih vorgeschlagenen Gegenportationsprotokoll: Anders als bei der Teleportation sei keine vorab geteilte Verschränkung oder klassische Kommunikation nötig, präzisiert er in der Rezension. Quantenwissenschaft und -technologie. ” Wenn die Gegenportation das Endziel der Teleportation erreicht, nämlich den körperlosen Transport, tut sie dies bemerkenswert gut, ohne dass sich ein nachweisbarer Informationsvektor bewegt. “, betont der Physiker.
„Handelsfreie“ Zwei-Qubit-Quantencomputer
Wenn das von Salih vorgeschlagene Modell es theoretisch erlaubt, ein kleines lokales Wurmloch im Labor zu bauen, wird die Verwirklichung dieses Plans zweifellos noch lange dauern, weil es Quantencomputer der neuen Generation erfordert, die es noch nicht gibt … ” Wenn wir eine Gegenportation erreichen wollen, müssen wir einen völlig neuen Typ von Quantencomputer bauen: einen Computer ohne Austausch, bei dem die kommunizierenden Teile keine Teilchen austauschen. “, bestätigt der Experte.
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Aber es stellt sich heraus, dass das Backporting-Protokoll es ermöglicht, ein großes Problem zu überwinden, nämlich das der Skalierung von Quantensystemen. Im Gegensatz zu großen Quantencomputern, die bemerkenswerte Beschleunigungen versprechen – obwohl noch niemand weiß, wie man sie baut – versprechen kompromisslose Quantencomputer, selbst im kleinsten Maßstab, scheinbar unmögliche Aufgaben zu ermöglichen, wie z , neben der Zeit, erklärt der Forscher in seiner Studie.
In Zusammenarbeit mit führenden britischen Quantenphysik-Experten aus Bristol, Oxford und York laufen Pläne, dieses Wurmloch physisch zu konstruieren. Ziel ist es, in naher Zukunft das erste Wurmloch im Labor herzustellen, um ein ideales Testfeld für konkurrierende physikalische Theorien, einschließlich der Quantengravitation, zu haben – eine Möglichkeit, neue physikalische Phänomene mit weitaus weniger Ressourcen zu beobachten.
” Unsere Hoffnung ist es, Physikern, Physikbegeisterten und Enthusiasten den Fernzugriff auf lokale Wurmlöcher zu ermöglichen, um grundlegende Fragen über das Universum zu erforschen, einschließlich der Existenz höherer Dimensionen. “, schließt der Physiker.
Quelle: H. Salih, Quantum Science and Technology
