Квантовая гравитация может оказаться необходимой для квантовых вычислений
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
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.