Квантовая гравитация может оказаться необходимой для квантовых вычислений
На протяжении более чем ста лет физики пытались определить, как две фундаментальные физические теории — квантовая механика и общая теория относительности, — которые описывают явления, происходящие на микро- и макроскопических масштабах, можно объединить в единую теорию.
Для описания гравитационных явлений физики создали два принципиально разных подхода — квантовую и классическую гравитации. Однако на данный момент у ученых недостаточно данных, чтобы судить о том, какой из этих подходов лучше описывает наблюдаемые в реальном мире явления. Авторы нового исследования нашли способ проверить, какая теория работает в нашем мире на самом деле.
Физики нашли неожиданную связь между квантовыми вычислениями и квантовой гравитацией. Авторы также предложили способ экспериментально проверить, работает ли на самом деле квантовая гравитация. Эксперимент заключается в охлаждении миллиардов атомов в сферической ловушке миллиметрового размера до экстремально низких температур. В таких условиях атомы переходят в состояние, называемое конденсатом Бозе-Эйнштейна и начинают вести себя согласованно, как один большой атом.
Затем к этому «атому» нужно приложить внешнее магнитное поле так, чтобы компенсировать все взаимодействия в системе, кроме гравитационного. По словам авторов, если квантовая гравитация верна, тогда в изменении характеристик системы будет наблюдаться негауссовость — несоответствие описываемого явления функции распределения Гаусса. Эксперимент ученые планируют провести уже в ближайшее время, так как все технологии для его осуществления уже имеются.
Статья об открытии опубликована в журнале PRX Quantum 2.
Классические и квантовые теории гравитации сегодня ведут борьбу практически на равных. Чтобы выяснить, какие из них лучше описывают наблюдаемые явления, ученые предложили эксперимент, основанный на эффектах квантовых вычислений