Fyzici "vytvořili" červí díru: Jako simulaci v kvantovém procesoru Sycamore  
Chceme lépe poznat červí díry, abychom je mohli najít. Ale abychom je mohli najít, potřebujeme je lépe poznat. Tenhle začarovaný kruh pomáhají rozetnout náročné počítačové simulace. Američtí fyzici využili kvantový procesor Sycamore k realistické simulaci fungování průchozí červí díry v reálném světě a fungovalo jim to.
Simulovaná červí díra. Kredit: inqnet/A. Mueller (Caltech).
Simulovaná červí díra. Kredit: inqnet/A. Mueller (Caltech).

Červí díry si obvykle představujeme jako šikovné zkratky časoprostorem, které významně usnadní cestu z bodu A do bodu B, zvlášť pokud se jejich vzdálenost měří ve světelných rocích. Je to přitažlivá science-fiction a přitom záležitost až překvapivě blízká realitě. Červí díry vykukují z rovnic obecné relativity, i když je jasné, že jejich případné vytvoření nebude žádná legrace.

 

Maria Spiropúlu. Kredit: CERN.
Maria Spiropúlu. Kredit: CERN.

Fyzici červí díry studují už řadu desetiletí. Stále se ale utápějí v modelech, které jsou navzájem konfliktní, a z kterých nevede přímá cesta ven. Vědci by potřebovali pozorovat červí díry, aby se o nich dozvěděli víc, a zároveň se o nich potřebují dozvědět víc, aby je vůbec mohli pozorovat. Je to začarovaný kruh. Do jisté míry ho mohou prorazit počítačové simulace, které fyzikům umožňují studovat některé aspekty černých děr, aniž by je měli přímo na stole v laboratoři.

 

Vlevo kvantový obvod použitý k simulaci červí díry. Vpravo kvantový procesor Sycamore. Kredit: Google.
Vlevo kvantový obvod použitý k simulaci červí díry. Vpravo kvantový procesor Sycamore. Kredit: Google.

Částicová fyzička Maria Spiropúluová z amerického institutu Caltech a její spolupracovníci poprvé vytvořili pokročilé a detailní simulace červí díry. Zaměřili se přitom na souvislosti mezi červími děrami a kvantovou mechanikou. Ostatně, předpokládané chování červích děr, které by měly přenášet hmotu mezi různými částmi vesmíru jako mrknutím oka, nápadně připomíná kvantovou teleportaci mezi entanglovanými částicemi.

 

Je příznačné, že badatelé pro náročné simulace využili kvantový procesor Sycamore od Google. Klíčovým prvkem jejich simulací byl model z černoděrové fyziky Sachdev–Ye–Kitaev, čili SYK model, který je vhodný pro počítačové kvantové simulace. V tomto případě tým Spiropúluové použil dva zjednodušené konstrukty SYK (model Sachdev–Ye–Kitaev), které v simulaci kvantově provázali a posílali mezi nimi kvantovou informaci. Jejich simulace přitom nezahrnovala jen kvantovou teleportaci, ale také kvantovou gravitaci. Jde o realistickou simulaci toho, jak by v reálném světě fungovala průchozí červí díra.

 

Odborníci již dávno předpověděli, že pro udržení červí díry po dobu nutnou k tomu, aby něco hmotného prošlo skrz, bude nutné dodat negativní energii. Spiropúluová s kolegy potvrdili, že jim simulovaná červí díra fungovala, jen když ji zasáhli simulovanou negativní energií. Je zřejmé, že reálné díry skrz časoprostor to ještě nejsou, i když u kvantových systémů jeden nikdy neví. Spiropúluová si pochvaluje, že dnešní kvantové hardware zvládne kvantové systémy s gravitační červí dírou. Pro fyziky se tím otevírá nový svět, v němž bychom mohli lépe pochopit, jak to s červími děrami vlastně je.

 

Video: 2018 - Maria Spiropulu - From Very High Energy Collisions to the Higgs Boson and Quantum Computing

 

Literatura

New Atlas 30. 11. 2022.

Nature 612: 51–55.

Datum: 03.12.2022
Tisk článku

Související články:

Návod pro pokročilé: Jak postavit červí díru     Autor: Stanislav Mihulka (29.08.2019)
Co by se stalo, kdyby černá díra spadla do červí díry?     Autor: Stanislav Mihulka (22.08.2020)
Google uskutečnil první kvantovou simulaci chemické reakce     Autor: Stanislav Mihulka (29.08.2020)
Červí díry jsme už možná detekovali. Odhalila by je gravitační čočka     Autor: Stanislav Mihulka (15.11.2022)



Diskuze:

Neviem

Vladimír Bzdušek,2022-12-06 20:13:29

v čom presne je ten problém. Nemohol by to niekto naznačiť 2-3 vetami?

Odpovědět


Re: Neviem

Jirka Naxera,2022-12-07 03:53:36

ja Vam to nazorne predvedu na myslenkovem pokusu.

Vezmeme uplne obycejnou cervenou laserovou diodu 635nm a posvitime tim na letadlo ve vysce 10km (FL330; experiment je domluveny s RLP i s piloty, takze se nedopoustime tr. cinu. obecneho ohrozeni). Protoze je experiment domluveny, na letadle maji detektor a presny spektrometr. Co nameri?

Gravitacni polomer Zeme je cca rs=9mm = 9e-3m, r0=6.378e6m, rl=6.388e6m, casova dilatace je podle obecne relativity sqrt((1-rs/r0)/(1-rs/rl)) = strasne malinko co pri presnosti kalkulacky co mam u sebe da presne 1 na 9 mist (coz je vic nez presnost spektrometru), takze jinak receno, na tom letadle zmerej, ze je liznul laser s lambdou 635nm.

Takze vime, co maji namerit, pockame, az budou proletat, posvitime na ne, a zeptame se pilota a on nam odpovi, ze 635nm.

Tohle je zhruba co se stalo (pouzili jsme k vypoctu Schwartzschildovo reseni odpovidajici hmotnemu bodu. Implicitne jsme pouzili Schw. souradnice, ale muzeme samozrejme prejit k Kruskalovym souradnicim, ktere obsahuji analyticke extenze, neboli casti casoprostoru, ktere nejsou v puvodnim reseni v Schw. souradnicich. Jednoduse receno, Schwartzschildovy souradnice nepopisuji cely mozny prostor, Kruskalovy ano. Vcetne Einstein-Rosenova mostu. To jen ale technicky detail.).

------------ az sem je to nudne blabla. A ted co se stalo kde vidim problem --------------
Ted se objevi obrovska hype kampan organizovana Oslem ve vsech mediich (vcetne prohlaseni CEO nejvetsiho svetoveho smiraka) "Diskutujici na Oslu vytvorili v dejinach prvni cervi diru", "Uzasny prulom v pochopeni kvantove gravitace" a dalsi blaboly.

jinak receno, ve jmenovanem pripadu: Vzal se jeden fyzikalni hrackovy model, ktery nema s realitou pranic spolecneho, zato ma par hezkych teoretickych vlastnosti a je extremne jednoduchy, ten se jednak spocital "v ruce", a pak se to nechalo to same spocitat na 9 qbitech kvantoveho pocitace, a vysledky souhlasily, coz potvrzuje, ze chapeme dobre funkci toho kvantoveho pocitace. K nicemu dalsimu novemu se nedospelo. A pak se kolem toho rozjel (zacina prosakovat, ze minimalne mesice pripravovany) hype ve stylu odstavce vyse.

Odpovědět


Re: Re: Neviem

Vladimír Bzdušek,2022-12-07 12:01:37

V každom prípade vďaka za odpoveď.

Odpovědět

Není Natalie Ann Wolchover

Anna Fletcherová,2022-12-04 13:19:59

náhodou ta stejná Natalie Wolchoverová, která za "hypovaní" obdržela Pulitzerovu cenu?

Odpovědět

Tom Brunner,2022-12-04 09:31:20

Ne, že by Natalie Ann Wolchover nemohla naletět, ale je dobré se podívat s kým na článku spolupracovala a kdo ho kritizuje. Z jakého tábora jsou kritici. To, že se ozývá konkurence je samozřejmé. Je ale dobré vzít v patrnost, že i ta je rozporuplná. Inu řevnivost týmů je v honbě za granty čím dál tím brutálnější.

Odpovědět


Re:

Jirka Naxera,2022-12-04 13:05:15

Pardon, ale od kdy se ve vědě posuzuje podle toho, na čí straně barikády ten či onen soudruh vědec tak jako stojí? :-(
Je naprosto jasné, že nic co běžný smrtelník může vnímat jako červí díru tam nevzniklo ani vzniknout nemohlo, stejně jako nevznikne červí díra pokaždé, když počítáte něco ve Schwartzschildově metrice (a i tak byste byl blíž než ono hype, protože ten E-R most v úplné analytické extenzi vychází v normálním nám známém prostoru, a ne v holografickém AdS/CFT duále toy teorie).
Také jsme se nic extra nového nedozvěděli (pokud nesouhlasíte, můžete uvést co konkrétně) co by opravňovalo obdobnou míru hype kolem, tím méně cokoli o kvantové gravitaci nebo o přelomu ve fyzice apod.

S Vaší poslední větou lze jen souhlasit (resp někde v komentářích jsem četl i ne neuvěřitelnou spekulaci, že možná primární motivací toho bylo se vyhnout katování kostů v Googlu)

Odpovědět


Re: Re:

Radoslav Porizek,2022-12-04 18:07:19

"katování kostů v Googlu" - poprosim prelozit do jazyka nasho kmena. ;)

Odpovědět


Re: Re: Re:

František Kroupa,2022-12-04 20:43:24

Proboha člověče, trochu se rozhlížejte kolem sebe. Nakonec tady zjistíme, že ani nevíte, co to znamená vosejlovat zákoše ;-) !

Odpovědět


Re: Re: Re:

D@1imi1 Hrušk@,2022-12-04 20:48:06

To je manažerština ;-) Cost cutting

Odpovědět


Re: Re: Re:

Jirka Naxera,2022-12-05 01:37:08

Presne jak uz rekli predrecnici, pokud jste "manazer", tak je to Vase nejoblibenejsi cinnost, nebot Vase odmeny jsou zavisle na financnich vysledcich TED (protoze dividendy...), a vzhledem k tomu, ze nez se na firmu snesou nasledky Vasich neuvazenych kroku, budete uz davno skodit ve firme jine, takze optimalni strategii je samozrejme vsechno co neprinasi primy zisk hned seskrtat, pomepotopa.

V reci nas, lopat, je to hanlive uziti managerske hantyrky pro nesmyslne rozhodnuti sebrat penize kde jeste nejake jsou, se zcela zrejmym stredne az dlouhodobym negativnim dopadem.

Jinak receno, oba pohledy jsou naprosto konzistentni, a dany problem se vyskytuje zejmena (ale nejen) ve firmach obchodovanych na akciovych trzich, kde priority urcuji investori.

Odpovědět

Červia diera v zube

Pavel Gašperík,2022-12-04 09:22:15

Realita viac ako bolestná ...

Odpovědět

Ach jo megahype

Jirka Naxera,2022-12-03 20:44:32

Tohle je přesně ukázka, jak vědecká popularizace zpitoměla, a bohužel se do toho namočil i Quanta magazín (a zrovna na tom ulítla Natalie Wolchover, která obvykle má vysokou úroveň)

Vysvětlení zde: https://scottaaronson.blog/?p=6871
Další užitečné linky zde https://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?p=13181 a https://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?p=13209

Odpovědět


Re: Ach jo megahype

Jirka Naxera,2022-12-03 21:03:53

tl;dr: Někdo si chtěl těmi nesmysly udělat reklamu a vypadá to, že to přehnal tak, že za to začíná sklízet zasloužené ovoce.
Bude zajímavé to sledovat jak se celá aféra vyvine, ne teda z pohledu odborného jako z pohledu vědecké poctivosti.

Odpovědět

Negativní energie

Jiří Macek,2022-12-03 14:44:24

Pro sestrojení červí díry bych doporučil využít moji manželku. Ta šíří kolem sebe negativní energii často.

Odpovědět


Re: Negativní energie

Florian Stanislav,2022-12-03 19:42:35

Nejde o energii okolo, ale uvntř.

Odpovědět


Re: Re: Negativní energie

Jirka Naxera,2022-12-03 20:51:32

Však ano, podle Gaussovy-Ostogratzkého věty musí být nenulová divergence té negativní energii právě uvnitř té manželky ;-)

Odpovědět

Repetálek Kuzma,2022-12-03 14:25:55

Vědci vložili výsledek do generátoru náhodných čísel a počkali až jim náhodou vyjde shoda. :D

Odpovědět

časoprostor nebo gravitační prostor

Josef Nýč,2022-12-03 11:54:14

Čím víc sleduji další a další objevy a teorie, tím stále přesvědčující je název gravitační. A souvisí to jak s přitažlivostí hmoty, tak se zrychlením v gravitačním prostoru, také s pohybem částic či jejich kmitočtem (či vlněním). Proto nelze zvyšovat rychlost do závratných hodnot, neboť gravitační prostor klade odpor. Důkazem je zvlnění při setkání hmot - ať hvězd neutronových, hvězd a neutronových či černých děr atd. A prázdno se nevlní.

Odpovědět


Re: časoprostor nebo gravitační prostor

Jirka Naxera,2022-12-03 20:45:37

Prázdno se vlní. Jinak by nefungovalo ani rádio, ani gravitační vlny.

Odpovědět


Re: Re: časoprostor nebo gravitační prostor

Josef Nýč,2022-12-04 10:38:53

nesmysl - prázdno neexistuje. kdyby existovalo tak tady nic není a ani tím pádem ani my

Odpovědět


Re: Re: Re: časoprostor nebo gravitační prostor

Jirka Naxera,2022-12-05 01:26:07

|0> v QFT, Tik = [0] v GR.

Odpovědět

To je nějaký divný

Petr Mikulášek,2022-12-03 08:40:34

USA hodily na Čínu nějaký embarga na výzkum a technologie. Zakazují čínský technologie v infrastruktuře. A najednou video, kde slepička z Caltechu kvoká o nových objevech v Singapuru a ještě za tepla...

Odpovědět


Re: To je nějaký divný

Lukáš Král,2022-12-03 20:38:54

Singapur není Čína, je to samostatný stát: https://cs.wikipedia.org/wiki/Singapur

Odpovědět

doplnek

Martin S.,2022-12-03 02:15:22

Pan Mihulka spravne pise, ze realne cervi diry to nebyly. Jen bych dodal, ze ty simulovane se tykaji (zjednodusene) teorie gravitace, ktera nepopisuje gravitaci naseho vesmiru. Tedy se nesimuloval realny system. Navic dana simulace jde udelat i na beznych pocitacich. V podstate to bylo o tom zkusit vytahnout z kvantovych pocitacu, co umi. Plus si na tom udelat publicitu.

Odpovědět


Re: doplnek

Gábor Vlkolinský,2022-12-03 02:49:21

Ono to nebude oveľa užitočnejšie ako namaľovať pekný obrázok.

Odpovědět


Re: doplnek

Radoslav Porizek,2022-12-03 09:54:40

Suhlasim a este pridam:

Hned ma zaujalo tvrdenie: "Američtí fyzici využili kvantový procesor Sycamore k realistické simulaci fungování průchozí červí díry v reálném světě a fungovalo jim to."

Aj ked klimaticke modely podstatne znizuju naroky spolocnosti na potvrdenie hypotez zalozenych na pocitacovych simulaciach, spojenie "fungovalo im to" by sa vo vede malo pouzivat iba po overeni, ze simulacia reprodukuje klucove vlastnosti realneho systemu. Cize v pripade tohto clanku, az ked vytvoria realnu cerviu dieru a porovnaju zhodu so simulaciou.

Odpovědět


Re: Re: doplnek

Jirka Naxera,2022-12-03 21:56:28

Prosím nespojujte to, klimatické modely jsou poctivá věda, stejně jako třeba Lattice-QCD. Oboje má své limity, samozřejmě, obojí je výpočtově neskutečně náročná věc. Jistě, dost lidí je hrubě zneužívá k vlasnímu prospěchu, někteří je k témuž i nepoctivě překroutí. Což se u té QCD moc dobře dělat nedá (jak byste chtěl zneužít výpočet struktury protonu, že ano) a tak se ani neděje, ale ani jeden, ani druhý model za to nemůže, ten tvoří lidé kteří ho dělají rádi a poctivě.

Stejně tak v tomhle případě. Ten pokus byl sám o sobě zajímavý, vzal se jeden dobře známý model, ten se jednak spočítal klasicky (odborníci říkají něco na téma standardní kvantovka 30 let minulého století, papír, tužka a možná laptop), a pak se to samé sjelo na kvantovém počítači s šumem, a zjistilo se, že výsledek sedí. Až sem poctivá věda, sice nic převratného, ale ověřilo se, že představy o fungování toho kvantového počítače odpovídají skutečnosti. Celé to dělali na jednom toy modelu. (přečtěte si Scotta Aaronsona, jestli Vás to zajímá přesně, link jsem tu někde dával.)

Jenže - Pak někteří lidé z toho udělali zcela nesmyslné hype, které už s vědou nemá společného vůbec nic a které naopak je naprosto ostudné a nepřijatelné. Quanta z toho už vycouvala (a podle tweetů to vypadá, že její redaktorku takhle úmyslně zblbli konkrétní vědci, což je ostuda ještě mnohem větší) a je to až tak nestoudné, že se mezi vědci z QC zvedla docela silná vlna nevole (i když uuž jsou na nějakou míru hype víceméně zvyklí).

Odpovědět


Re: Re: Re: doplnek

Radoslav Porizek,2022-12-04 18:03:46

> Prosím nespojujte to, klimatické modely jsou poctivá věda, stejně jako třeba Lattice-QCD.

> Jenže - Pak někteří lidé z toho udělali zcela nesmyslné hype, které už s vědou nemá společného vůbec nic a které naopak je naprosto ostudné a nepřijatelné.

No vsak obdobne aj z vysledkov klimatickych modelov sa robia pavedecke zavery, ako napriklad bod zlomu pri 1.5 'C, hrozba sucha, alebo prorokovanie vojen a konca sveta.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace