Naukowcy stworzyli miniaturowy tunel czasoprzestrzenny. Na razie tylko w komputerze kwantowym

W tym artykule:

1. Wormhole, czyli most Einsteina-Rosena
2. Tunel czasoprzestrzenny w laboratorium
3. Skoki w kosmosie?

Nie ma się czego obawiać. Symulując tunel czasoprzestrzenny, czyli wormhole, naukowcy nie rozerwali czasoprzestrzeni. To, co powstało z użyciem procesora kwantowego Sycamore, stanowi jedynie teoretyczny odpowiednik „pomostu” mogącego łączyć odległe punkty we Wszechświecie.

Korzystając z komputera kwantowego, badacze wpierw zasymulowali dwie „miniaturowe” czarne dziury. Następnie przesłali między nimi wiadomość – informację kwantową. Tym samym utworzyli „kwantowy system, który wykazuje kluczowe właściwości grawitacyjnego wormhole’a. A przy tym jest wystarczająco mały, by mógł zadziałać na dzisiejszym sprzęcie kwantowym” – wyjaśniała fizyczka Maria Spiropulu z Caltechu.

Przełomowy eksperyment został opisany w najnowszym numerze czasopisma naukowego „Nature”.

Wormhole, czyli most Einsteina-Rosena

Tunele czasoprzestrzenne, zwane również mostami Einsteina-Rosena, po raz pierwszy zostały opisane przez Alberta Einsteina i Nathana Rosena. W 1935 roku dwaj fizycy teoretyczni ogłosili, że teoria względności dopuszcza istnienie „skrótów” w czasoprzestrzeni. Czyli tuneli łączących obiekty o ekstremalnej fizyce, takie jak czarne i białe dziury.

Materia powstaje ze światła? Nareszcie znamy odpowiedź na to pytanie

Po raz pierwszy eksperymenty wykazały, że z kolizji fotonów – czyli ze światła – może powstać materia.

Późniejsze prace teoretyczne – m.in. Johna Wheelera, który wymyślił określenie „wormhole” – wykazały, że tunele czasoprzestrzenne, nawet gdyby pojawiały się we Wszechświecie, byłyby niestabilne. Naukowcy próbowali – i nadal próbują – określić warunki, jakie należałoby spełnić, by powstał trwały tunel czasoprzestrzenny. Czyli taki, który – nawet gdyby się pojawił – nie zniknąłby po ułamku sekundy.

Tunele czasoprzestrzenne zadomowiły się również w fantastyce. Carl Sagan w „Kontakcie” uczynił je pomostem, z pomocą którego można nawiązać kontakt z obcą cywilizacją. Podobnie było w przypadku podróży bohaterów Marvela, znanych np. z filmów z serii „Thor”.

Tunel czasoprzestrzenny w laboratorium

Naukowcy skorzystali z procesora kwantowego Sycamore należącego do firmy Google. Z jego pomocą przeprowadzili eksperyment, w którym nie powstał wprawdzie tunel czasoprzestrzenny, ale udało się symulować jego właściwości.

Nie jest więc to kaczka, ale... – Wygląda jak kaczka, chodzi jak kaczka i gdacze jak kaczka – wyjaśnia plastycznie fizyk Joseph Lykken, jeden z autorów eksperymentu. – I to jest to, co możemy powiedzieć na tym etapie. Uzyskaliśmy coś, co, biorąc pod uwagę cechy, jakie obserwujemy, przypomina wormhole – mówił dla „Guardiana”.

Maria Spiropulu, starsza autorka pracy, używa innego porównania. Naukowcom udało się uzyskać charakterystyki „niemowlęcego tunelu czasoprzestrzennego”. Teraz krok po kroku chcą od niego przejść do „dziecięcych” i „dorosłych” tuneli.

Skoki w kosmosie?

Naukowcy podkreślają, że droga od ich badań do tworzenia tuneli czasoprzestrzennych, jakie znamy z fantastyki, jest bardzo, bardzo daleka. O powstaniu rzeczywistego tunelu czasoprzestrzennego na razie w ogóle nie może być mowy. – Istnieje ogromna różnica między czymś, co jest możliwe w teorii, a czymś, co jest możliwe w praktyce – zauważa Lykken. – Nie ekscytowałbym się więc za bardzo [tym, co udało nam się uzyskać – przyp.red.]. Jednak, z drugiej strony, od czegoś trzeba zacząć.

Przełom w badaniach nad kryształami czasu. To drzwi do budowy urządzeń kwantowych

Istnienie kryształów czasu, szczególnie fascynującego stanu materii, zostało potwierdzone zaledwie kilka lat temu. Teraz fizycy dokonali kolejnego przełomu – wywołali i zaobserwowali inter...

Naukowiec zwraca uwagę, że koncepcja tuneli czasoprzestrzennych została wymyślona już dość dawno temu. Jednak przez dziesiątki lat można było ją rozważać wyłącznie teoretycznie. Nie było bowiem metod, które umożliwiłyby pracowanie nad nią w rzeczywistości. Czyli w ramach eksperymentów zaprojektowanych w laboratoriach.

I na tym polega właśnie istota tego odkrycia. Poproszony o skomentowanie go Daniel Harlow z MIT zwrócił uwagę, że praca w „Nature” od strony teoretycznej nie opisuje niczego nowego. – Nie dowiadujemy się niczego o grawitacji kwantowej, czego już byśmy nie wiedzieli – powiedział Harlow dla „Guardiana”.

– Z drugiej strony, ten eksperyment jest ekscytujący jako osiągnięcie techniczne. Jeśli nie potrafilibyśmy zrobić nawet tego (a dotychczas nie potrafiliśmy), wówczas symulowanie bardziej interesujących teorii z kwantowej grawitacji byłoby w ogóle poza naszym zasięgiem – podsumowuje uczony.

Źródła: Nature, Guardian.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com