Cestovanie vesmírom pomocou nami dostupných technologických prostriedkov je z hľadiska dĺžky ľudského života pomalé a v podstate nereálne. Jedným z hypotetických riešení tohto problému sú červie diery, ktoré sa nám však doposiaľ nepodarilo objaviť.

Paradox červích dier

Ako upozorňuje portál NewAtlas, vlastnosti týchto hypotetických objektov sú do dnešných dní stále nepochopené a opriadané mnohými záhadami. Z nich vyplýva aj zaujímavý paradox – aby sme sa dozvedeli viac o vlastnostiach červích dier, potrebujeme ich objaviť, na to aby sme ich mohli objaviť, potrebujeme o nich vedieť viac.

Najnovšie sa tento problém alebo paradox pokúsili vyriešiť vedci z Caltechu, Harvardu a MIT v novej štúdii publikovanej v žurnále Nature, pomocou kvantového počítača. Ide vôbec o prvý experiment, kedy sa prostredníctvom kvantového počítača podarilo vytvoriť prechodnú červiu dieru.

Ako sa uvádza v tlačovej správe, vedci v rámci štúdie vyvinuli kvantový experiment, ktorý im umožňuje študovať dynamiku a správanie špeciálneho druhu červích dier. Vďaka simulovanej červej diere teraz môžu skúmať súvislosť medzi týmito hypotetickými objektami a kvantovou fyzikou.

Prvá simulácia červej diery na kvantovom počítači

Treba podotknúť, že na simulovanie tohto podivného druhu červej diery z kvantovej fyziky bolo potrebné využitie kvantového počítača, na jej simulovanie žiadny bežný superpočítač nepostačuje.

Odborníci totiž skúmali myšlienku, či červia diera dokáže distribuovať veci po celom vesmíre bez žiadnej „odozvy“. V podstate skúmali, či červia diera umožňuje kvantovú teleportáciu. Vďaka nej je možné posielať informácie medzi dvomi kvantovo previazanými časticami prakticky okamžite, teda bez odozvy a to bez ohľadu na to, ako ďaleko sa tieto častice od seba nachádzajú.

Vedci na simulovanie červej diery použili kvantový počítač Sycamore od spoločnosti Google. Kriticky dôležitým bolo zavedenie modelu známeho ako SYK (Sachdev–Ye–Kitaev), ktorý umožňuje simulovať efekty kvantovej gravitácie. Presnejšie boli v rámci experimentu spojené dva zjednodušené systémy SYK a potom sa do jedného z nich poslal qubit (kvantový bit). Model SYK bol prevedený do zjednodušenej podoby prostredníctvom nástrojov strojového učenia a konvenčných počítačov.

„Použili sme techniky strojového učenia, aby sme našli a pripravili jednoduchý kvantový systém podobný modelu SYK, ktorý by mohol byť zakódovaný a implementovaný do súčasných kvantových architektúr a dokázal zachovať  gravitačné vlastnosti,“ uvádza vedkyňa Maria Spiropulu.

Ako sme spomínali, autori vložili qubit do modelu SYK a pozorovali, ako sa informácie okamžite vynorili v druhom systéme. Informácie teda putovali z jedného kvantového systému do druhého prostredníctvom kvantovej teleportácie.

Keďže modely SYK simulovali aj kvantovú gravitáciu, išlo o realistickú simuláciu toho, ako by sa správala kvantová priechodná červia diera v reálnom svete – kvantové informácie prešli cez priechodnú červiu dieru, ktorú predstavoval model SYK

„Uskutočnili sme druh kvantovej teleportácie ekvivalentnej priechodnej červej diery,“ uvádza spoluautor štúdie Alexander Zlokapa.

Potvrdili naše očakávania

Dlhodobo sa predpovedá, že na to aby červie diery boli priechodné, musia byť tvorené exotickou hmotou, ktorá má zápornú hmotnosť, alebo ich musí pri živote držať negatívna energia.

Preto v rámci výskumu vedci testovali aj túto hypotézu, a teda v simulácii sa pokúšali udržať červiu dieru otvorenú prostredníctvom negatívnych energetických impulzov, ktoré predstavovali ekvivalent negatívnej energie.

Ukázalo sa, že kľúčové prvky priechodnej červej diery sa objavujú iba vtedy, keď bol použitý práve ekvivalent negatívnej energie, čo je v súlade s tým, čo predpovedajú fyzici už množstvo rokov.

V budúcnosti by autori svoj pokus chceli realizovať na zložitejších kvantových obvodoch, hoci tie sú stále len „hudbou“ budúcnosti. Zatiaľ teda plánujú pokračovať vo svojich experimentoch na existujúcich kvantových platformách.