Πώς ο χώρος και ο χρόνος θα μπορούσαν να είναι ένας κβαντικός κώδικας διόρθωσης σφαλμάτων
Το 1994, ένας μαθηματικός της AT&T Research ονόματι Peter Shor έφερε αμέσως φήμη στους «κβαντικούς υπολογιστές» όταν ανακάλυψε ότι αυτές οι υποθετικές συσκευές μπορούσαν γρήγορα να συνυπολογίσουν μεγάλους αριθμούς — και έτσι να σπάσουν μεγάλο μέρος της σύγχρονης κρυπτογραφίας. Όμως, ένα θεμελιώδες πρόβλημα εμπόδιζε την κατασκευή κβαντικών υπολογιστών:η έμφυτη αδυναμία των φυσικών τους στοιχείων.
Σε αντίθεση με τα δυαδικά bit πληροφοριών στους συνηθισμένους υπολογιστές, τα "qubits" αποτελούνται από κβαντικά σωματίδια που έχουν κάποια πιθανότητα να βρίσκονται σε καθεμία από τις δύο καταστάσεις, που ορίζονται ως |0⟩ και |1⟩, ταυτόχρονα. Όταν τα qubit αλληλεπιδρούν, οι πιθανές καταστάσεις τους αλληλοεξαρτώνται, οι πιθανότητες του καθενός για |0⟩ και |1⟩ εξαρτώνται από αυτές του άλλου. Οι ενδεχόμενες δυνατότητες πολλαπλασιάζονται καθώς τα qubits «μπλέκονται» όλο και περισσότερο με κάθε λειτουργία. Η διατήρηση και ο χειρισμός αυτού του εκθετικά αυξανόμενου αριθμού ταυτόχρονων δυνατοτήτων είναι αυτό που κάνει τους κβαντικούς υπολογιστές τόσο θεωρητικά ισχυρούς.
Αλλά τα qubits είναι εξαιρετικά επιρρεπή σε σφάλματα. Το πιο αδύναμο μαγνητικό πεδίο ή ο αδέσποτος παλμός μικροκυμάτων τους αναγκάζει να υποστούν "bit-flips" που αλλάζουν τις πιθανότητές τους να είναι |0⟩ και |1⟩ σε σχέση με τα άλλα qubits ή «αναστροφές φάσης» που αντιστρέφουν τη μαθηματική σχέση μεταξύ των δύο καταστάσεων τους. Για να λειτουργήσουν οι κβαντικοί υπολογιστές, οι επιστήμονες πρέπει να βρουν σχέδια για την προστασία των πληροφοριών ακόμα και όταν αλλοιωθούν μεμονωμένα qubits. Επιπλέον, αυτά τα σχήματα πρέπει να ανιχνεύουν και να διορθώνουν σφάλματα χωρίς να μετρούν απευθείας τα qubits, καθώς οι μετρήσεις συμπτύσσουν τις συνυπάρχουσες δυνατότητες των qubits σε συγκεκριμένες πραγματικότητες:απλά παλιά 0 ή 1 που δεν μπορούν να υποστηρίξουν τους κβαντικούς υπολογισμούς.
Το 1995, ο Shor ακολούθησε τον αλγόριθμο παραγοντοποίησης με ένα άλλο εντυπωσιακό:την απόδειξη ότι υπάρχουν «κβαντικοί κώδικες διόρθωσης σφαλμάτων». Οι επιστήμονες υπολογιστών Dorit Aharonov και Michael Ben-Or (και άλλοι ερευνητές που εργάζονται ανεξάρτητα) απέδειξαν ένα χρόνο αργότερα ότι αυτοί οι κωδικοί θα μπορούσαν θεωρητικά να ωθήσουν τα ποσοστά σφαλμάτων κοντά στο μηδέν. «Αυτή ήταν η κεντρική ανακάλυψη της δεκαετίας του '90 που έπεισε τους ανθρώπους ότι ο κλιμακωτός κβαντικός υπολογισμός θα έπρεπε να είναι καθόλου δυνατός», είπε ο Scott Aaronson, κορυφαίος επιστήμονας κβαντικών υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο του Τέξας - «ότι είναι απλώς ένα συγκλονιστικό πρόβλημα μηχανικής. ”
Τώρα, ακόμη και όταν μικροί κβαντικοί υπολογιστές υλοποιούνται σε εργαστήρια σε όλο τον κόσμο, χρήσιμοι που θα ξεπεράσουν τους συνηθισμένους υπολογιστές παραμένουν χρόνια ή δεκαετίες μακριά. Απαιτούνται πολύ πιο αποτελεσματικοί κβαντικοί κώδικες διόρθωσης σφαλμάτων για να αντιμετωπιστούν τα τρομακτικά ποσοστά σφαλμάτων των πραγματικών qubits. Η προσπάθεια σχεδιασμού καλύτερων κωδίκων είναι "μία από τις σημαντικότερες ωθήσεις του πεδίου", είπε ο Aaronson, μαζί με τη βελτίωση του υλικού.
Όμως, στην επίμονη αναζήτηση αυτών των κωδίκων το τελευταίο τέταρτο του αιώνα, συνέβη ένα αστείο πράγμα το 2014, όταν οι φυσικοί βρήκαν στοιχεία μιας βαθιάς σύνδεσης μεταξύ της κβαντικής διόρθωσης σφαλμάτων και της φύσης του χώρου, του χρόνου και της βαρύτητας. Στη γενική θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, η βαρύτητα ορίζεται ως το ύφασμα του χώρου και του χρόνου - ή "χωροχρόνος" - που κάμπτεται γύρω από τεράστια αντικείμενα. (Μια μπάλα που πετιέται στον αέρα ταξιδεύει κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής μέσω του χωροχρόνου, ο οποίος λυγίζει προς τη Γη.) Όμως όσο ισχυρή είναι η θεωρία του Αϊνστάιν, οι φυσικοί πιστεύουν ότι η βαρύτητα πρέπει να έχει μια βαθύτερη, κβαντική προέλευση από την οποία η όψη ενός διαστήματος- αναδύεται κάπως το time ύφασμα.
Εκείνο το έτος - 2014 - τρεις νέοι ερευνητές κβαντικής βαρύτητας κατέληξαν σε μια εκπληκτική συνειδητοποίηση. Δούλευαν στη θεωρητική παιδική χαρά των φυσικών της επιλογής:ένα σύμπαν παιχνιδιών που ονομάζεται «χώρος anti-de Sitter» που λειτουργεί σαν ολόγραμμα. Το καμπυλωτό ύφασμα του χωροχρόνου στο εσωτερικό του σύμπαντος είναι μια προβολή που αναδύεται από μπερδεμένα κβαντικά σωματίδια που ζουν στο εξωτερικό του όριο. Οι Ahmed Almheiri, Xi Dong και Daniel Harlow έκαναν υπολογισμούς υποδεικνύοντας ότι αυτή η ολογραφική «ανάδυση» του χωροχρόνου λειτουργεί ακριβώς όπως ένας κβαντικός κώδικας διόρθωσης σφαλμάτων. Υπέθεσαν στο Journal of High Energy Physics ότι ο ίδιος ο χωροχρόνος είναι ένας κώδικας — τουλάχιστον στα σύμπαντα anti-de Sitter (AdS). Το έγγραφο έχει πυροδοτήσει ένα κύμα δραστηριότητας στην κοινότητα της κβαντικής βαρύτητας και ανακαλύφθηκαν νέοι κβαντικοί κώδικες διόρθωσης σφαλμάτων που καταγράφουν περισσότερες ιδιότητες του χωροχρόνου.
Ο John Preskill, θεωρητικός φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, λέει ότι η κβαντική διόρθωση σφαλμάτων εξηγεί πώς ο χωροχρόνος επιτυγχάνει την «εγγενή του στιβαρότητα», παρά το γεγονός ότι είναι υφασμένος από εύθραυστα κβαντικά υλικά. «Δεν περπατάμε πάνω σε τσόφλια αυγών για να βεβαιωθούμε ότι δεν θα καταρρεύσει η γεωμετρία», είπε ο Preskill. "Νομίζω ότι αυτή η σύνδεση με την κβαντική διόρθωση σφαλμάτων είναι η βαθύτερη εξήγηση που έχουμε για το γιατί συμβαίνει αυτό."
Η γλώσσα της κβαντικής διόρθωσης σφαλμάτων αρχίζει επίσης να δίνει τη δυνατότητα στους ερευνητές να διερευνούν τα μυστήρια των μαύρων τρυπών:σφαιρικές περιοχές στις οποίες ο χωροχρόνος καμπυλώνεται τόσο απότομα προς τα μέσα προς το κέντρο που ούτε το φως μπορεί να διαφύγει. «Τα πάντα ανάγονται στις μαύρες τρύπες», είπε ο Almheiri, ο οποίος βρίσκεται τώρα στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών στο Πρίνστον του Νιου Τζέρσεϊ. Αυτά τα μέρη με παράδοξα είναι όπου η βαρύτητα φτάνει στο ζενίθ της και η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν αποτυγχάνει. "Υπάρχουν ορισμένες ενδείξεις ότι αν καταλάβετε ποιος κώδικας εφαρμόζει ο χωροχρόνος", είπε, "μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε το εσωτερικό της μαύρης τρύπας."
Ως μπόνους, οι ερευνητές ελπίζουν ότι ο ολογραφικός χωροχρόνος θα μπορούσε επίσης να δείξει τον δρόμο για κλιμακωτούς κβαντικούς υπολογιστές, εκπληρώνοντας το παλιό όραμα του Shor και άλλων. «Ο χωροχρόνος είναι πολύ πιο έξυπνος από εμάς», είπε ο Almheiri. "Το είδος του κβαντικού κώδικα διόρθωσης σφαλμάτων που εφαρμόζεται σε αυτές τις κατασκευές είναι ένας πολύ αποτελεσματικός κώδικας."
Λοιπόν, πώς λειτουργούν οι κβαντικοί κώδικες διόρθωσης σφαλμάτων; Το κόλπο για την προστασία των πληροφοριών σε qubits είναι να τις αποθηκεύσετε όχι σε μεμονωμένα qubits, αλλά σε μοτίβα εμπλοκής μεταξύ πολλών.
Ως απλό παράδειγμα, λάβετε υπόψη τον κώδικα τριών qubit:Χρησιμοποιεί τρία "φυσικά" qubit για να προστατεύσει ένα μόνο "λογικό" qubit πληροφοριών από ανατροπές bit. (Ο κώδικας δεν είναι πραγματικά χρήσιμος για τη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων επειδή δεν μπορεί να προστατεύσει από ανατροπές φάσης, αλλά είναι εντούτοις διδακτικός.) Η κατάσταση |0⟩ του λογικού qubit αντιστοιχεί στο ότι και τα τρία φυσικά qubit βρίσκονται στο |0⟩ καταστάσεις και η κατάσταση |1⟩ αντιστοιχεί και στα τρία που είναι |1⟩. Το σύστημα βρίσκεται σε μια «υπέρθεση» αυτών των καταστάσεων, που ορίζεται |000⟩ + |111⟩. Αλλά ας πούμε ένα από τα qubits bit-flips. Πώς εντοπίζουμε και διορθώνουμε το σφάλμα χωρίς να μετρήσουμε απευθείας κανένα από τα qubits;
Τα qubits μπορούν να τροφοδοτηθούν μέσω δύο πυλών σε ένα κβαντικό κύκλωμα. Η μία πύλη ελέγχει την «ισοτιμία» του πρώτου και του δεύτερου φυσικού qubit - είτε είναι ίδια είτε διαφορετικά - και η άλλη πύλη ελέγχει την ισοτιμία του πρώτου και του τρίτου. Όταν δεν υπάρχει σφάλμα (που σημαίνει ότι τα qubits είναι στην κατάσταση |000⟩ + |111⟩), οι πύλες μέτρησης ισοτιμίας καθορίζουν ότι τόσο το πρώτο όσο και το δεύτερο και το πρώτο και το τρίτο qubits είναι πάντα τα ίδια. Ωστόσο, εάν το πρώτο qubit αναποδογυρίσει κατά λάθος, παράγοντας την κατάσταση |100⟩ + |011⟩, οι πύλες ανιχνεύουν μια διαφορά και στα δύο ζεύγη. Για ένα bit-flip του δεύτερου qubit, αποδίδοντας |010⟩ + |101⟩, οι πύλες μέτρησης ισοτιμίας ανιχνεύουν ότι το πρώτο και το δεύτερο qubit είναι διαφορετικά και το πρώτο και το τρίτο είναι τα ίδια, και αν το τρίτο qubit αναποδογυρίσει, οι πύλες δηλώνω:ίδιο, διαφορετικό. Αυτά τα μοναδικά αποτελέσματα αποκαλύπτουν ποια διορθωτική χειρουργική επέμβαση, εάν υπάρχει, πρέπει να πραγματοποιηθεί — μια επέμβαση που αναστρέφει το πρώτο, δεύτερο ή τρίτο φυσικό qubit χωρίς να καταρρέει το λογικό qubit. "Η κβαντική διόρθωση σφαλμάτων, για μένα, είναι σαν μαγικό", είπε ο Almheiri.
Οι καλύτεροι κωδικοί διόρθωσης σφαλμάτων μπορούν συνήθως να ανακτήσουν όλες τις κωδικοποιημένες πληροφορίες από λίγο περισσότερα από τα μισά φυσικά qubit σας, ακόμα κι αν τα υπόλοιπα είναι κατεστραμμένα. Αυτό το γεγονός είναι που υπαινίχθηκε στους Almheiri, Dong και Harlow το 2014 ότι η κβαντική διόρθωση σφαλμάτων μπορεί να σχετίζεται με τον τρόπο με τον οποίο ο αντι-de Sitter χωροχρόνος προκύπτει από την κβαντική εμπλοκή.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο χώρος του AdS διαφέρει από τη χωροχρονική γεωμετρία του σύμπαντος "de Sitter". Το σύμπαν μας είναι εμποτισμένο με θετική ενέργεια κενού που το αναγκάζει να διαστέλλεται χωρίς περιορισμούς, ενώ ο χώρος anti-de Sitter έχει αρνητική ενέργεια κενού, που του δίνει την υπερβολική γεωμετρία ενός από τα M.C. Το Όριο κύκλου του Escher σχέδια. Τα πτυσσόμενα πλάσματα του Έσερ γίνονται ολοένα και μικρότερα κινούμενοι προς τα έξω από το κέντρο του κύκλου και τελικά εξαφανίζονται στην περίμετρο. Ομοίως, η χωρική διάσταση που ακτινοβολεί μακριά από το κέντρο του χώρου AdS σταδιακά συρρικνώνεται και τελικά εξαφανίζεται, καθιερώνοντας το εξωτερικό όριο του σύμπαντος. Ο χώρος του AdS κέρδισε δημοτικότητα μεταξύ των θεωρητικών της κβαντικής βαρύτητας το 1997, αφού ο διάσημος φυσικός Juan Maldacena ανακάλυψε ότι το καμπυλωτό χωροχρόνο ύφασμα στο εσωτερικό του είναι «ολογραφικά διπλό» σε μια κβαντική θεωρία σωματιδίων που ζουν στο όριο της χαμηλότερης διάστασης, χωρίς βαρύτητα.
Εξερευνώντας πώς λειτουργεί η δυαδικότητα, όπως έκαναν εκατοντάδες φυσικοί τις τελευταίες δύο δεκαετίες, ο Almheiri και οι συνεργάτες του παρατήρησαν ότι οποιοδήποτε σημείο στο εσωτερικό του χώρου AdS θα μπορούσε να κατασκευαστεί από λίγο περισσότερο από το μισό του ορίου — ακριβώς όπως σε ένα βέλτιστο κβαντικό σφάλμα -διόρθωση κώδικα.
Στην εργασία τους που εικάζεται ότι η ολογραφική διόρθωση του χωροχρόνου και η κβαντική διόρθωση σφαλμάτων είναι ένα και το αυτό, περιέγραψαν πώς ακόμη και ένας απλός κώδικας θα μπορούσε να γίνει κατανοητός ως δισδιάστατο ολόγραμμα. Αποτελείται από τρία "qutrits" - σωματίδια που υπάρχουν σε οποιαδήποτε από τις τρεις καταστάσεις - που κάθονται σε ισαπέχοντα σημεία γύρω από έναν κύκλο. Το μπερδεμένο τρίο των qutrit κωδικοποιεί ένα λογικό qutrit, που αντιστοιχεί σε ένα μόνο χωροχρονικό σημείο στο κέντρο του κύκλου. Ο κώδικας προστατεύει το σημείο από τη διαγραφή οποιουδήποτε από τα τρία qutrit.
Φυσικά, ένα σημείο δεν είναι πολύ σύμπαν. Το 2015, οι Harlow, Preskill, Fernando Pastawski και Beni Yoshida βρήκαν έναν άλλο ολογραφικό κώδικα, με το ψευδώνυμο κώδικας HaPPY, που καταγράφει περισσότερες ιδιότητες του χώρου AdS. Τα πλακάκια του κώδικα χωρίζονται σε δομικά τετράγωνα πέντε όψεων - «μικρά Tinkertoys», είπε ο Πάτρικ Χέιντεν του Πανεπιστημίου Στάνφορντ, ηγέτης στον τομέα της έρευνας. Κάθε Tinkertoy αντιπροσωπεύει ένα ενιαίο χωροχρονικό σημείο. "Αυτά τα πλακάκια θα έπαιζαν το ρόλο του ψαριού σε ένα πλακάκι Escher", είπε ο Hayden.
Στον κώδικα HaPPY και σε άλλα σχήματα διόρθωσης ολογραφικών σφαλμάτων που έχουν ανακαλυφθεί, τα πάντα μέσα σε μια περιοχή του εσωτερικού χωροχρόνου που ονομάζεται «σφήνα εμπλοκής» μπορούν να ανακατασκευαστούν από qubits σε μια γειτονική περιοχή του ορίου. Οι επικαλυπτόμενες περιοχές στο όριο θα έχουν επικαλυπτόμενες σφήνες εμπλοκής, είπε ο Hayden, όπως ένα λογικό qubit σε έναν κβαντικό υπολογιστή μπορεί να αναπαραχθεί από πολλά διαφορετικά υποσύνολα φυσικών qubits. "Εκεί εμφανίζεται η ιδιότητα διόρθωσης σφαλμάτων."
«Η κβαντική διόρθωση σφαλμάτων μας δίνει έναν πιο γενικό τρόπο σκέψης για τη γεωμετρία σε αυτή τη γλώσσα κώδικα», είπε ο Preskill, ο φυσικός του Caltech. Η ίδια γλώσσα, είπε, «θα έπρεπε να είναι εφαρμόσιμη, κατά τη γνώμη μου, σε πιο γενικές καταστάσεις» — ειδικότερα, σε ένα σύμπαν de Sitter σαν το δικό μας. Αλλά ο χώρος de Sitter, χωρίς χωρικό όριο, έχει αποδειχθεί μέχρι στιγμής πολύ πιο δύσκολο να γίνει κατανοητός ως ολόγραμμα.
Προς το παρόν, ερευνητές όπως ο Almheiri, ο Harlow και ο Hayden επιμένουν στον χώρο του AdS, ο οποίος μοιράζεται πολλές βασικές ιδιότητες με τον κόσμο των de Sitter, αλλά είναι πιο απλό να μελετηθεί. Και οι δύο χωροχρονικές γεωμετρίες συμμορφώνονται με τη θεωρία του Αϊνστάιν. απλά καμπυλώνουν προς διαφορετικές κατευθύνσεις. Ίσως το πιο σημαντικό, και τα δύο είδη συμπάντων περιέχουν μαύρες τρύπες. «Η πιο θεμελιώδης ιδιότητα της βαρύτητας είναι ότι υπάρχουν μαύρες τρύπες», είπε ο Χάρλοου, ο οποίος είναι τώρα επίκουρος καθηγητής φυσικής στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης. «Αυτό είναι που κάνει τη βαρύτητα διαφορετική από όλες τις άλλες δυνάμεις. Γι' αυτό η κβαντική βαρύτητα είναι σκληρή."
Η γλώσσα της κβαντικής διόρθωσης σφαλμάτων έχει προσφέρει έναν νέο τρόπο περιγραφής των μαύρων οπών. Η παρουσία μιας μαύρης τρύπας ορίζεται από το “ η ανάλυση της διορθωσιμότητας», είπε ο Χέιντεν:«Όταν υπάρχουν τόσα πολλά λάθη που δεν μπορείτε πλέον να παρακολουθείτε τι συμβαίνει στο μεγαλύτερο μέρος [χωροχρόνος], εμφανίζεται μια μαύρη τρύπα. Είναι σαν νεροχύτης για την άγνοιά σου."
Η άγνοια αφθονεί πάντα όταν πρόκειται για εσωτερικούς χώρους με μαύρες τρύπες. Η θεοφάνεια του Stephen Hawking το 1974 ότι οι μαύρες τρύπες ακτινοβολούν θερμότητα και έτσι τελικά εξατμίζονται, πυροδότησε το περιβόητο «παράδοξο πληροφοριών για τη μαύρη τρύπα», το οποίο ρωτά τι συμβαίνει με όλες τις πληροφορίες που καταπίνουν οι μαύρες τρύπες. Οι φυσικοί χρειάζονται μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας για να καταλάβουν πώς τα πράγματα που πέφτουν σε μαύρες τρύπες επίσης βγαίνουν έξω. Το ζήτημα μπορεί να σχετίζεται με την κοσμολογία και τη γέννηση του σύμπαντος, καθώς η διαστολή από μια μοναδικότητα του Big Bang μοιάζει πολύ με τη βαρυτική κατάρρευση σε μια μαύρη τρύπα αντίστροφα.
Το AdS space απλοποιεί την ερώτηση πληροφοριών. Δεδομένου ότι το όριο ενός σύμπαντος του AdS είναι ολογραφικά διπλό σε ό,τι υπάρχει σε αυτό — μαύρες τρύπες και όλα — οι πληροφορίες που πέφτουν σε μια μαύρη τρύπα είναι εγγυημένο ότι δεν θα χαθούν ποτέ. είναι πάντα ολογραφικά κωδικοποιημένο στα όρια του σύμπαντος. Οι υπολογισμοί υποδεικνύουν ότι για να αναδημιουργήσετε πληροφορίες σχετικά με το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας από qubits στο όριο, χρειάζεστε πρόσβαση σε μπερδεμένα qubits σε περίπου τα τρία τέταρτα του ορίου. «Λίγο περισσότερο από το μισό δεν είναι πλέον αρκετό», είπε ο Almheiri. Πρόσθεσε ότι η ανάγκη για τα τρία τέταρτα φαίνεται να λέει κάτι σημαντικό για την κβαντική βαρύτητα, αλλά το γιατί αυτό το κλάσμα εμφανίζεται «είναι ακόμα ένα ανοιχτό ερώτημα».
Στην πρώτη διεκδίκηση της φήμης του Almheiri το 2012, ο ψηλός, αδύνατος φυσικός από τα Εμιράτα και τρεις συνεργάτες του βάθυναν το παράδοξο των πληροφοριών. Ο συλλογισμός τους πρότεινε ότι οι πληροφορίες θα μπορούσαν να αποτραπούν από το να πέσουν ποτέ σε μια μαύρη τρύπα εξαρχής, από ένα "τείχος προστασίας" στον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας.
Όπως οι περισσότεροι φυσικοί, ο Almheiri δεν πιστεύει πραγματικά ότι υπάρχουν τείχη προστασίας μαύρης τρύπας, αλλά η εύρεση του τρόπου γύρω από αυτά έχει αποδειχθεί δύσκολη. Τώρα, πιστεύει ότι η κβαντική διόρθωση σφαλμάτων είναι αυτή που εμποδίζει τη δημιουργία τείχους προστασίας, προστατεύοντας τις πληροφορίες ακόμα και όταν διασχίζουν τους ορίζοντες της μαύρης τρύπας. Στην τελευταία, σόλο δουλειά του, η οποία εμφανίστηκε τον Οκτώβριο, ανέφερε ότι η διόρθωση κβαντικού λάθους είναι «ουσιώδης για τη διατήρηση της ομαλότητας του χωροχρόνου στον ορίζοντα» μιας μαύρης τρύπας με δύο στόματα, που ονομάζεται σκουληκότρυπα. Εικάζεται ότι η κβαντική διόρθωση σφαλμάτων, καθώς και η πρόληψη των τείχη προστασίας, είναι επίσης ο τρόπος με τον οποίο τα qubits διαφεύγουν από μια μαύρη τρύπα αφού πέσουν μέσα, μέσω κλώνων εμπλοκής μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού που είναι από μόνα τους σαν μικροσκοπικές σκουληκότρυπες. Αυτό θα έλυνε το παράδοξο του Χόκινγκ.
Φέτος, το Υπουργείο Άμυνας χρηματοδοτεί έρευνα στον ολογραφικό χωροχρόνο, τουλάχιστον εν μέρει σε περίπτωση που οι προόδους εκεί θα μπορούσαν να αποσπάσουν αποτελεσματικότερους κώδικες διόρθωσης σφαλμάτων για κβαντικούς υπολογιστές.
Από την πλευρά της φυσικής, μένει να δούμε αν σύμπαντα de Sitter όπως το δικό μας μπορούν να περιγραφούν ολογραφικά, με όρους qubits και κώδικες. «Όλη η σύνδεση είναι γνωστή για έναν κόσμο που προφανώς δεν είναι ο δικός μας κόσμος», είπε ο Aaronson. Σε μια εφημερίδα το περασμένο καλοκαίρι, ο Dong, ο οποίος βρίσκεται τώρα στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Santa Barbara, και οι συν-συγγραφείς του Eva Silverstein και Gonzalo Torroba έκαναν ένα βήμα προς την κατεύθυνση του de Sitter, με μια προσπάθεια για μια πρωτόγονη ολογραφική περιγραφή. Οι ερευνητές εξακολουθούν να μελετούν τη συγκεκριμένη πρόταση, αλλά ο Preskill πιστεύει ότι η γλώσσα της κβαντικής διόρθωσης σφαλμάτων θα μεταφερθεί τελικά στον πραγματικό χωροχρόνο.
«Είναι πραγματικά ένα μπλέξιμο που συγκρατεί τον χώρο», είπε. «Αν θέλετε να πλέξετε τον χωροχρόνο μαζί από μικρά κομμάτια, πρέπει να τα μπερδέψετε με τον σωστό τρόπο. Και ο σωστός τρόπος είναι να δημιουργήσετε έναν κβαντικό κώδικα διόρθωσης σφαλμάτων."
Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στις Wired.com .
