Computador quântico do Google sugere que buracos de minhoca são reais
Talvez os buracos de minhoca não sejam mais relegados ao reino da ficção científica.
- Os buracos de minhoca, se existirem, oferecem a possibilidade de viajar mais rápido que a velocidade da luz.
- Até há relativamente pouco tempo, os buracos de minhoca eram considerados uma curiosidade matemática.
- Uma nova pesquisa usando o computador quântico do Google sugere que os buracos de minhoca podem ser reais.
Albert Einstein é considerado um dos físicos mais impactantes de todos os tempos. Ele criou suas várias teorias da relatividade, que governam o comportamento da matéria que se move a velocidades tremendas e reimaginou a força da gravidade como a curvatura do espaço e do tempo. Ele também escreveu prodigiosamente sobre as idiossincrasias da mecânica quântica, rejeitando-a como sendo fundamentalmente incorreta, mas explorando as implicações da teoria.
Embora a reputação de Einstein como um gênio esteja garantida, um pouco de validação extra nunca é demais, especialmente quando gira em torno de uma das previsões mais exóticas de Einstein: buracos de minhoca ou túneis através do espaço.
Esta semana, um consórcio de pesquisadores da Caltech, Google, Fermilab, MIT e Harvard usou um dispositivo chamado processador quântico Sycamore para gerar e controlar o que é equivalente a um buraco de minhoca. (O Sycamore é um computador quântico desenvolvido pelo Google.) Como isso funciona? Tudo se resume a intrincadas interconexões entre duas das ideias de Einstein.
Buracos de minhoca e emaranhamento quântico
Em 1935, Einstein estava trabalhando com seu aluno Nathan Rosen em maneiras de converter sua teoria da gravidade, chamada de teoria da relatividade geral, em uma teoria de tudo. Um problema era que a teoria previa infinitos no centro dos buracos negros. Esses infinitos surgiram quando a massa total de uma estrela morta entrou em colapso em um ponto de tamanho zero, o que é chamado de singularidades .
Rosen e Einstein brincaram com outras soluções possíveis, incluindo o uso de alguma matemática criativa para substituir duas singularidades por um tubo que as conectava. Esses tubos são chamados de pontes de Einstein-Rosen ou, mais coloquialmente, buracos de minhoca. Em princípio, seria possível que um objeto entrasse em um buraco de minhoca e saísse do outro, mesmo que as extremidades dos buracos de minhoca estivessem separadas por grandes distâncias. O objeto teria viajado por dimensões extras. Este trabalho é chamado de teoria ER.
Os buracos de minhoca são os favoritos dos escritores de ficção científica, pois oferecem a possibilidade de viagens mais rápidas que a luz. A espaçonave poderia viajar grandes distâncias em tempo zero. Embora existam muitos problemas práticos envolvidos na criação de buracos de minhoca, um especialmente importante é que eles são instáveis, a menos que sejam estabilizados por grandes quantidades de energia negativa.
Nesse mesmo ano, Einstein e Rosen também trabalharam em um tópico de mecânica quântica, desta vez com outro físico chamado Boris Podolsky. O tema envolveu o emaranhamento quântico, que considera o comportamento de dois objetos que estavam inicialmente em contato um com o outro de forma que suas propriedades se entrelaçam. Embora as propriedades de nenhum dos objetos tenham sido determinadas – isso faz parte da loucura da mecânica quântica – o fato de serem o oposto um do outro é “incorporado” desde o início.
O complicado era que, mesmo que você separasse os dois objetos por enormes distâncias e medisse as propriedades de um deles, você instantaneamente sabia as propriedades do outro, apesar de as propriedades de nenhum deles serem determinadas até que uma medição fosse realizada. Isso foi chamado de paradoxo EPR, após as iniciais dos pesquisadores.
ER = EPR
Tanto a teoria ER quanto o paradoxo EPR foram considerados curiosidades por muito tempo, porém foi na última década que os cientistas começaram a entender que as duas ideias tinham conexões mais profundas. Na verdade, ficou claro que as duas ideias são, em muitos aspectos, funcionalmente idênticas. Dois físicos, Juan Maldacena e Leonard Susskind, são frequentemente mencionados como tendo feito algumas das contribuições mais cruciais para essa percepção, e foi Maldacena quem cunhou a representação sucinta da observação: “ER = EPR”.
Inscreva-se para receber histórias contra-intuitivas, surpreendentes e impactantes entregues em sua caixa de entrada toda quinta-feiraSe for verdade que ER = EPR, então estamos com sorte, porque, embora não possamos criar e gerar buracos de minhoca, certamente podemos fazer medições de EPR. Fazemos medições como essa há décadas.
Buracos de minhoca podem ser reais
É aqui que o novo anúncio entra em cena. Em um papel dentro Natureza , os pesquisadores desenvolveram uma abordagem simplificada para o problema e modelaram o comportamento do buraco de minhoca no computador quântico. Eles descobriram que o resultado foi exatamente o esperado. Eles foram até capazes de simular condições nas quais o buraco de minhoca teórico era governado por energia positiva e negativa e descobriram que, enquanto a opção positiva era instável, a negativa era estável – assim como sugere a teoria ER.
Na medida em que EPR e ER são matematicamente iguais, este trabalho implica que os buracos de minhoca não são apenas curiosidades teóricas.
É importante notar que os pesquisadores não geraram um buraco de minhoca físico. Nenhum objeto foi transferido através de dimensões extras. Em vez disso, o que foi demonstrado foi o comportamento quântico. No entanto, como a matemática de ER e EPR está profundamente interligada, o novo resultado sugere que os buracos de minhoca são pelo menos uma possibilidade.
gravidade quântica
As implicações mais profundas deste trabalho são que ele fornece aos pesquisadores um laboratório para explorar não apenas a teoria ER e o paradoxo EPR, mas também uma teoria chamada gravidade quântica, que é a extensão da gravidade ao mundo dos superpequenos. Uma teoria bem-sucedida da gravidade quântica iludiu a comunidade científica por quase um século, então essa nova capacidade pode ajudar a iluminar um caminho a seguir. De fato, a computação quântica forneceu a capacidade de testar ideias que eram impossíveis apenas alguns anos atrás.
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