Creato in laboratorio un wormhole teorico tramite un computer quantistico

I fisici osservano le dinamiche dei wormhole usando un computer quantistico: un passo in più verso lo studio della gravità quantistica

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Creato in laboratorio un wormhole teorico tramite un computer quantistico
Creato in laboratorio un wormhole teorico tramite un computer quantistico

I fisici hanno creato in laboratorio un wormhole teorico tramite un computer quantistico. Gli studiosi hanno osservato le dinamiche di tali buchi in maniera virtuale.

Questo lavoro rappresenta un importante contributo per lo studio della gravità quantistica. L’esperimento consente ai ricercatori di sondare le connessioni tra i wormhole teorici e la fisica quantistica, una previsione della cosiddetta gravità quantistica.

La gravità quantistica si riferisce a un insieme di teorie che cercano di collegare la gravità con la fisica quantistica, due descrizioni fondamentali e ben studiate della natura che sembrano intrinsecamente incompatibili tra loro. Si noti che l’esperimento non ha creato un vero wormhole (una rottura nello spazio e nel tempo nota come ponte di Einstein-Rosen).

Trovate le proprità chiave di un wormhole gravitazionale

“Abbiamo trovato un sistema quantistico che mostra le proprietà chiave di un wormhole gravitazionale ma è sufficientemente piccolo per essere implementato sull’hardware quantistico di oggi”, hanno affermato Maria Spiropulu, ricercatrice principale del programma di ricerca Quantum Communication Channels for Fundamental Physics del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (QCCFP) e Shang-Yi Ch’en, Professore di Fisica al Caltech, tramite alcune dichiarazioni riportate da Schitechdaily.com.

“Questo lavoro costituisce un passo verso un programma più ampio di test della fisica della gravità quantistica utilizzando un computer quantistico. Non sostituisce le sonde dirette della gravità quantistica allo stesso modo di altri esperimenti pianificati che potrebbero sondare gli effetti della gravità quantistica in futuro utilizzando il rilevamento quantistico, ma offre un potente banco di prova per esercitare idee sulla gravità quantistica”.

Chi sono gli autori della ricerca

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature il 1° dicembre. Daniel Jafferis dell’Università di Harvard e Alexander Zlokapa, un ex studente universitario al Caltech che ha iniziato questo progetto per la sua tesi di laurea con Spiropulu, sono i primi autori dello studio.

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Cosa sono i wormhole?

I wormhole sono ponti tra due regioni remote nello spaziotempo. Non sono stati osservati sperimentalmente, ma gli scienziati teorizzano la loro esistenza e le loro proprietà da quasi 100 anni. Nel 1935, Albert Einstein e Nathan Rosen descrissero i wormhole come tunnel attraverso il tessuto dello spaziotempo secondo la teoria della relatività generale di Einstein, che descrive la gravità come una curvatura dello spaziotempo.

I ricercatori chiamano i wormhole ponti Einstein-Rosen in onore ai due fisici che li hanno teorizzati, mentre il termine stesso “wormhole” è stato coniato dal fisico John Wheeler negli anni ’50.

I contributi di questo nuovo lavoro

L’idea che i wormhole e la fisica quantistica, in particolare l’entanglement (un fenomeno in cui due particelle possono rimanere collegate a grandi distanze), possano avere una connessione è stata proposta per la prima volta nella ricerca teorica di Juan Maldacena e Leonard Susskind nel 2013.

I fisici hanno ipotizzato che i wormhole (o “ER”) erano equivalenti all’entanglement (noto anche come “EPR” da Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen, che per primi proposero il concetto). In sostanza, questo lavoro ha stabilito un nuovo tipo di legame teorico tra i mondi della gravità e la fisica quantistica. “È stata un’idea molto audace e poetica”, ha affermato Spiropulu.

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Successivamente, nel 2017, Jafferis, insieme ai suoi colleghi Ping Gao e Aron Wall, ha esteso l’idea ER = EPR non solo ai wormhole ma anche ai wormhole attraversabili. Gli scienziati hanno inventato uno scenario in cui l’energia repulsiva negativa mantiene un wormhole aperto abbastanza a lungo da permettere a qualcosa di passare da un’estremità all’altra.

I ricercatori hanno dimostrato che questa descrizione gravitazionale di un wormhole attraversabile è equivalente a un processo noto come teletrasporto quantistico. Nel teletrasporto quantistico, un protocollo che è stato dimostrato sperimentalmente su lunghe distanze tramite fibra ottica e via etere, le informazioni vengono trasportate attraverso lo spazio utilizzando i principi dell’entanglement quantistico.