भौतिकविदों ने पहली बार होलोग्राफिक वर्महोल और इसके माध्यम से परिवहन जानकारी का अनुकरण करने के लिए क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग किया है।
बच्चा” वर्महोल, Google के Sycamore 2 क्वांटम कंप्यूटर पर बनाया गया गुरुत्वाकर्षण के साथ नहीं बनाया गया था, लेकिन क्वांटम उलझाव के माध्यम से – दो कणों को इस तरह जोड़ना कि एक को मापने से दूसरे पर तुरंत प्रभाव पड़ता है। सूक्ष्म सुपरकंडक्टिंग सर्किट में क्यूबिट्स या क्वांटम बिट्स को उलझाकर भौतिकविद एक पोर्टल बनाने में सक्षम थे जिसके माध्यम से सूचना भेजी जाती थी। प्रयोग में परिकल्पना को आगे बढ़ाने की क्षमता है कि हमारा ब्रह्मांड क्वांटम सूचना द्वारा एक साथ सिला हुआ होलोग्राम है, और जर्नल में 30 नवंबर को उनके निष्कर्ष प्रकाशित किए हैं। प्रकृति (नए टैब में खुलता है).
“प्रयोगशाला में क्वांटम गुरुत्व से पूछताछ करने के लिए यह एक छोटा कदम है,” प्रमुख लेखक मारिया स्पिरोपुलु (नए टैब में खुलता है)कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के एक भौतिक विज्ञानी ने 30 नवंबर के समाचार सम्मेलन में कहा। “जब हमने डेटा देखा, तो मुझे घबराहट का दौरा पड़ा। हम ऊपर-नीचे कूद रहे थे। लेकिन मैं इसे जमीन पर रखने की कोशिश कर रहा हूं।”
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वर्महोल अंतरिक्ष-समय से जुड़े काल्पनिक सुरंग हैं ब्लैक होल्स दोनों छोर पर। प्रकृति में, दो ब्लैक होल का अत्यधिक गुरुत्वाकर्षण वर्महोल की स्थिति बनाने में मदद करता है, लेकिन प्रयोग में सिम्युलेटेड वर्महोल थोड़ा अलग है: यह एक खिलौना मॉडल है जो दो ब्लैक होल की नकल करने के लिए क्वांटम टेलीपोर्टेशन नामक प्रक्रिया पर निर्भर करता है। छेद और पोर्टल के माध्यम से जानकारी भेजें। ये प्रक्रियाएँ बहुत अलग दिखाई देती हैं, लेकिन शोधकर्ताओं के अनुसार, हो सकता है कि वे बिल्कुल अलग न हों। होलोग्राफिक सिद्धांत नामक एक परिकल्पना में, गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत जो ब्लैक होल विलक्षणताओं के आसपास टूट जाता है (आइंस्टीन का सामान्य सापेक्षता) वास्तव में अजीब नियमों से उभर सकता है जो बहुत छोटी वस्तुओं को नियंत्रित करता है जैसे कि qubits (क्वांटम यांत्रिकी) – और उनका प्रयोग पहला सुराग प्रदान कर सकता है कि यह मामला है।
शुक्र है, क्वांटम कंप्यूटर में ब्लैक होल के एनालॉग अंतरिक्ष में दुबके सभी उपभोग करने वाले राक्षसों के समान नहीं हैं। लेकिन शोधकर्ता अनिश्चित हैं कि क्या उन्होंने ब्लैक होल को वास्तविक चीज़ के अजीब रूपों के रूप में माना जाने के लिए पर्याप्त रूप से अनुकरण किया हो सकता है, अंततः उनके क्वांटम कंप्यूटर को “आकस्मिक” ब्लैक होल कहते हैं।
“यह एक बत्तख की तरह दिखता है; यह एक बत्तख की तरह चलता है; यह बत्तख की तरह बुदबुदाती है। इस बिंदु पर हम यही कह सकते हैं,” सह-लेखक जोसेफ लाइकेनएक भौतिक विज्ञानी और फ़र्मिलाब में अनुसंधान के उप निदेशक ने समाचार सम्मेलन में कहा। “हमारे पास ऐसा कुछ है जो गुणों के संदर्भ में हम देखते हैं, यह वर्महोल जैसा दिखता है।”
आइंस्टीन की भविष्यवाणियां
वर्महोल्स का विचार पहली बार अल्बर्ट आइंस्टीन और उनके सहयोगी नाथन रोसेन के काम से उभरा, जिन्होंने 1935 में एक प्रसिद्ध पेपर में प्रदर्शित किया कि सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत ने ब्लैक होल को पुलों में जोड़ने की अनुमति दी जो तुरंत विशाल दूरी को जोड़ सकते थे। सिद्धांत अंतरिक्ष में बिंदुओं के लिए एक वैकल्पिक व्याख्या की पेशकश करने का एक प्रयास था जिसे विलक्षणता कहा जाता है: ब्लैक होल के कोर जहां द्रव्यमान एक बिंदु पर असीम रूप से केंद्रित हो गया है, एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र इतना शक्तिशाली बना रहा है कि अंतरिक्ष-समय अनंत तक विकृत हो गया है और आइंस्टीन के समीकरण गिर जाना। यदि वर्महोल्स किसी तरह मौजूद थे, आइंस्टीन और रोसेन ने तर्क दिया, तो सामान्य सापेक्षता बनी रही।
1935 के प्रसिद्ध पेपर के एक महीने पहले, आइंस्टीन, रोसेन और उनके सहयोगी बोरिस पोडॉल्स्की ने एक और लिखा था। उस शोध में, उन्होंने भविष्यवाणी की कि, सामान्य सापेक्षता में उनके बाद के पेपर के विपरीत, क्वांटम सिद्धांत को बढ़ावा देने का इरादा नहीं था, बल्कि इसके हास्यास्पद प्रभावों के लिए इसे बदनाम करना था। यदि क्वांटम यांत्रिकी के नियम सही थे, तो भौतिकविदों ने रेखांकित किया, दो कणों के गुण इस तरह से जुड़े हुए हो सकते हैं कि एक को मापने से दूसरे पर तुरंत प्रभाव पड़ेगा, भले ही दोनों को विशाल दूरी से अलग किया गया हो। आइंस्टीन ने इस प्रक्रिया की खिल्ली उड़ाई, जिसे अब क्वांटम उलझाव के रूप में जाना जाता है, इसे “दूरी पर डरावनी कार्रवाई” करार दिया, लेकिन यह तब से देखा गया है और आमतौर पर भौतिकविदों द्वारा उपयोग किया जाता है।
इन दो ज़बरदस्त भविष्यवाणियों के उत्पादन के बावजूद, क्वांटम भौतिकी की अंतर्निहित अनिश्चितता और अजीबता के लिए आइंस्टीन की नापसंदगी ने उन्हें एक महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि के लिए अंधा कर दिया होगा: कि दो भविष्यवाणियां वास्तव में जुड़ी हो सकती हैं। सामान्य सापेक्षता और क्वांटम सिद्धांत को अलग करके, भौतिकविदों को उन स्थानों की समझ के बिना छोड़ दिया गया है जहां बहुत बड़े और बहुत छोटे टकराते हैं – जैसे कि ब्लैक होल के अंदरूनी भाग या अतिसूक्ष्म बिंदु जिसमें ब्रह्मांड बड़े के क्षण में केंद्रित था। टकराना।
होलोग्राफिक सिद्धांत
जब से आइंस्टीन इस गतिरोध पर पहुंचे, बड़े और छोटे टांके को एक साथ जोड़ने की खोज – हर चीज का एक सिद्धांत – ने भौतिकविदों को सभी प्रकार के रंगीन प्रस्तावों के साथ आने के लिए प्रेरित किया है। एक होलोग्राफिक सिद्धांत है, जो मानता है कि संपूर्ण ब्रह्मांड एक दूरस्थ 2डी सतह पर चलने वाली प्रक्रियाओं का 3डी होलोग्राफिक प्रक्षेपण है।
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यह विचार 1970 के दशक में स्टीफन हॉकिंग के काम में अपनी जड़ें पाता है, जिसने स्पष्ट विरोधाभास उत्पन्न किया कि यदि ब्लैक होल वास्तव में हॉकिंग विकिरण (आभासी कणों से विकिरण घटना क्षितिज के निकट अस्तित्व में बेतरतीब ढंग से पॉपिंग) को विकीर्ण करते हैं, तो वे अंततः लुप्त हो जाएंगे, एक प्रमुख नियम को तोड़ देंगे क्वांटम यांत्रिकी कि सूचना को नष्ट नहीं किया जा सकता है। सामान्य सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी अब केवल अपूरणीय नहीं लगती थी; उनकी कई अविश्वसनीय रूप से सटीक भविष्यवाणियों के बावजूद, वे गलत भी हो सकते हैं।
इस समस्या को हल करने के लिए, स्ट्रिंग थ्योरी के समर्थकों, जिनका उद्देश्य क्वांटम यांत्रिकी और सापेक्षता में सामंजस्य स्थापित करना था, ने टिप्पणियों का इस्तेमाल किया कि एक ब्लैक होल द्वारा निहित जानकारी उसके घटना क्षितिज के 2डी सतह क्षेत्र से जुड़ी हुई थी (वह बिंदु जिसके आगे प्रकाश भी नहीं बच सकता है) इसका गुरुत्वाकर्षण खिंचाव)। यहां तक कि ब्लैक होल बनाने वाले तारे के बारे में जानकारी भी इस क्षितिज सतह पर उतार-चढ़ाव में बुनी गई थी, हॉकिंग विकिरण पर एन्कोड किए जाने से पहले और ब्लैक होल के वाष्पीकरण से पहले दूर भेज दी गई थी।
1990 के दशक में, सैद्धांतिक भौतिकविदों लियोनार्ड सस्किंड और जेरार्ड ‘टी हूफ्ट ने महसूस किया कि इस विचार को वहाँ रुकने की आवश्यकता नहीं है। यदि किसी 3D तारे की सभी सूचनाओं को 2D घटना क्षितिज पर प्रदर्शित किया जा सकता है, तो शायद ब्रह्मांड – जिसका अपना विस्तारित क्षितिज है – वही था: 2D जानकारी का 3D प्रक्षेपण।
इस दृष्टिकोण से, सामान्य सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के दो असंबद्ध सिद्धांत बिल्कुल अलग नहीं हो सकते हैं। स्पेस-टाइम का गुरुत्वाकर्षण युद्ध, जो कुछ भी हम देखते हैं, उसके बजाय एक होलोग्राम प्रक्षेपण की तरह उभर सकता है, जो एक दूरस्थ क्षितिज की निचली-आयामी सतह पर छोटे कणों की मिनट की बातचीत से झिलमिलाता है।
वर्महोल्स के लिए परीक्षण
इन विचारों का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने Google के साइकामोर 2 कंप्यूटर की ओर रुख किया, इसे एक साधारण होलोग्राफिक ब्रह्मांड के नंगे-हड्डियों के मॉडल के साथ लोड किया जिसमें दोनों छोर पर दो क्वांटम उलझे हुए ब्लैक होल थे। पहली कक्षा में एक इनपुट संदेश को एन्कोड करने के बाद, शोधकर्ताओं ने देखा कि संदेश अस्पष्टता में बिखरा हुआ है – पहले ब्लैक होल द्वारा निगले जाने के समानांतर – दूसरे छोर पर अनियंत्रित और अक्षुण्ण बाहर निकलने से पहले, जैसे कि यह द्वारा थूक दिया गया हो। दूसरा।
“भौतिकी जो यहां चल रही है, सिद्धांत रूप में, अगर हमारे पास दो क्वांटम कंप्यूटर थे जो पृथ्वी के विभिन्न किनारों पर थे, और [if] हम इस तकनीक को थोड़ा सुधारते हैं, आप एक बहुत ही समान प्रयोग कर सकते हैं जहां हार्वर्ड में हमारी प्रयोगशाला में क्वांटम जानकारी गायब हो गई, और प्रयोगशाला और कैलटेक में दिखाई दी,” लिक्केन ने कहा। “यह उससे कहीं अधिक प्रभावशाली होगा जो हमने वास्तव में किया था। एक चिप। लेकिन वास्तव में, हम यहां जिस भौतिकी की बात कर रहे हैं, वह दोनों मामलों में समान है।”
वर्महोल ट्रिक का आश्चर्यजनक पहलू यह नहीं है कि संदेश ने इसे किसी रूप में बनाया है, लेकिन यह पूरी तरह से बरकरार है और उसी क्रम में यह चला गया – मुख्य सुराग कि प्रयोग एक भौतिक वर्महोल की तरह व्यवहार कर रहा था और वह भौतिक वर्महोल, बदले में उलझ सकता है।
शोधकर्ताओं ने नोट किया कि सूचना ने प्रकृति में सबसे छोटी बोधगम्य दूरी, प्लैंक लंबाई की तुलना में केवल कुछ कारकों के एक छोटे अंतर को पार किया। भविष्य में, वे अधिक जटिलता के प्रयोग डिजाइन करना चाहते हैं, उन्हें अधिक उन्नत हार्डवेयर पर निष्पादित करना चाहते हैं और अधिक दूरी पर कोड भेजना चाहते हैं। उनके वर्महोल के माध्यम से जानकारी भेजने से लेकर कुछ भौतिक भेजने तक, एक उप-परमाणु कण की तरह, एक सैद्धांतिक छलांग नहीं लगती है, वे कहते हैं, इसे मिनी ब्लैक होल बनाने के लिए पर्याप्त घनत्व की आवश्यकता होगी।
“प्रयोगात्मक रूप से, मैं आपको बता दूंगा कि यह बहुत, बहुत दूर है,” स्पिरोपुलु ने कहा। “लोग मेरे पास आते हैं और मुझसे पूछते हैं, ‘क्या आप अपने कुत्ते को वर्महोल में डाल सकते हैं?’ नहीं, यह एक बड़ी छलांग है।”