Kvantesamarbejde giver ny tyngdekraft til universets mysterier

Forskere har brugt banebrydende forskning inden for kvanteberegning og kvanteteknologi til at bane vejen for en radikal ny tilgang til at bestemme, hvordan vores univers fungerer på dets mest grundlæggende niveau.

Et internationalt team af eksperter, ledet af University of Nottingham, har vist, at kun kvante og ikke klassisk tyngdekraft kunne bruges til at skabe en bestemt informatisk ingrediens, der er nødvendig for kvanteberegning. Deres forskning "Non-Gaussianity as a signature of a quantum theory of gravitation" er blevet offentliggjort i dag i PRX Quantum .

Dr. Richard Howl ledede forskningen under sin tid på University of Nottingham's School of Mathematics, han sagde:"I mere end hundrede år, fysikere har kæmpet for at bestemme, hvordan de to grundlæggende videnskabsteorier, kvanteteori og generel relativitetsteori, som beskriver henholdsvis mikroskopiske og makroskopiske fænomener, forenes til en enkelt overordnet teori om naturen.

I løbet af denne tid, de har fundet frem til to grundlæggende modstridende tilgange, kaldet 'kvantetyngdekraft' og 'klassisk tyngdekraft'. Imidlertid, En fuldstændig mangel på eksperimentel evidens betyder, at fysikere ikke ved, hvilken tilgang den overordnede teori faktisk tager, vores forskning giver en eksperimentel tilgang til at løse dette."

Denne nye forskning, som er et samarbejde mellem eksperter i kvantecomputere, kvantetyngdekraft, og kvanteeksperimenter finder en uventet sammenhæng mellem felterne kvanteberegning og kvantetyngdekraft og bruger dette til at foreslå en måde at teste eksperimentelt på, at der er kvante og ikke klassisk gravitation. Det foreslåede eksperiment ville involvere afkøling af milliarder af atomer i en millimeter stor sfærisk fælde til ekstremt lave temperaturer, så de går ind i en ny fase af stof, kaldet et Bose-Einstein-kondensat, og begynder at opføre sig som en enkelt stor, kvante atom. Et magnetfelt påføres derefter dette "atom", så det kun mærker sit eget tyngdekraft. Med det hele på plads, hvis det enkelte graviterende atom viser den nøgleingrediens, der er nødvendig for kvanteberegning, som mærkeligt er forbundet med "negativ sandsynlighed, "naturen må tage kvantetyngdekraften.

Dette foreslåede eksperiment bruger den nuværende teknologi, involverer kun et enkelt kvantesystem, det graviterende "atom, " og er ikke afhængig af antagelser om lokaliteten af ​​interaktionen, gør det enklere end tidligere tilgange og potentielt fremskynde leveringen af ​​den første eksperimentelle test af kvantetyngdekraften. Fysikere ville da, efter mere end hundrede års forskning, endelig har oplysninger om den sande overordnede, grundlæggende naturteori.

Dr. Marios Christodoulou, fra University of Hong Kong, som var en del af samarbejdet, tilføjede:"Denne forskning er særligt spændende, da det foreslåede eksperiment også ville forbinde med den mere filosofiske idé om, at universet opfører sig som en enorm kvantecomputer, der beregner sig selv, ved at demonstrere, at rumtidens kvanteudsving er en enorm naturressource til kvanteberegning."