Maskhål eller Einstein-Rosen-broar är en möjlig lösning till relativitetsteorins fältekvationer. Einstein och Rosen fann ekvationen genom att skriva om Schwarzschild-metriken för ett svart hål i en form där det saknas singularitet i centrum. Denna lösning beskriver en tunnel mellan två plana platser i rumtiden. Dessa två platser kan ligga långt från varandra och maskhålet kan erbjuda en genväg mellan de båda platserna. Senare forskning har dock visat att maskhålet blir instabilt om det består av vanlig materia och energi. För att göra det stabilt krävs negativ energi som då får maskhålet att hålla sig öppet. Maskhål skulle kunna skapas kvantmekaniskt genom att dra upp dem ur de gravitationella vakuumfluktuationer något kvantskummet utgör. Lagarna för kvantgravitation är däremot inte tillräckligt utforskade för att man ska kunna avgöra om det är möjligt.
En av de första praktiska tillämpningarna av
kvantberäkningstekniken är nu inom räckhåll tack vare ett unikt
tillvägagångssätt. Uppfinningen är gjord av en fysiker vid University of
Bristol och har fått namnet "counterportation"
den möjliggör den första praktiska ritningen någonsin för att i laboratoriemiljö
skapa ett maskhål som bevisligen överbryggar avstånd mellan två platser.
Genom att använda ett nytt datorschema, beskrivet i
tidskriften Quantum Science and Technology som utnyttjar fysikens grundläggande
lagar, kan ett litet objekt återkonstrueras efter en färd genom ett maskhål utan
att något av det vid återkonstruktionen blir felkonstruerat. Möjligheten ger bland annat den fysiska verkligheten en ny grund av beskrivningen av verkligheten.
Studiens författare Hatim Salih, forskare vid
universitetets Quantum Engineering Technology (QET) Labs, och medgrundare av
nystartade DotQuantum, sa i ett uttalande att det är en milstolpe som vi har
arbetat mot i flera år. Det ger en teoretisk såväl som praktisk ram för att
utforska nya ej lösta pussel om universum, såsom rumtidens sanna natur.
Behovet av detekterbara informationsbärare som färdas genom maskhål vid kommunikation har
varit ett djupt rotat antagande bland forskare, till exempel i form av en ström
av fotoner som passerar en optisk fiber eller genom luften, så att människor
kan läsa denna text eller de otaliga neurala signalerna som studsar runt i
hjärnan.
Detta gäller även vid kvantteleportering som ses i
Star Trek där man teleporterar kroppar till en ny plats där de
återbyggs igen med fullständig
information från originalets fysiska och psykiska konstruktion. Om som nu man anser det kan gå teoretiskt i en
laboratoriemiljö med ett litet objekt (Star
Trek är en science fictionserie visad i teve och på film) , så att det kan rekonstrueras
någon annanstans oskiljbart från originalet är vi på väg mot teleportering av
det slag som i Star Trek. Det måste fungera för att vi ska ha användning för
det.
I synnerhet är den senaste simuleringen av ett maskhål på Googles Sycamore-processor i huvudsak ett teleporteringsexperiment.
Hatim säger i ett uttalande om motportation ska
kunna förverkligas måste en helt ny typ av kvantdator byggas: en utbytesfri,
där kommunicerande parter inte utbyter några partiklar. I annat fall blir det en envägsteleportering. Skickas du i väg något till en
plats i universum får du stanna där. Fast man kan ju tänka sig att en
teleportör Om man kan kalla apparaten det som möjliggör återteleportering genom sändas med skulle lösa problemet om resenären kan sköta en sådan apparat eller den fungerar automatiskt.
Men det gäller även att återsända till samma plats och tid. Som vanligt är kursiv text här mina
funderingar. Men forskare önskar möjligheten att inte sända med instrument. Hur nu det ska gå till man får väl försöka som i StarTrek hur det nu ska gå till.
Hatim har även sagt att till skillnad från
storskaliga kvantdatorer som lovar anmärkningsvärda hastigheter och som ingen ännu
vet hur man bygger är löftet om utbytesfria kvantdatorer i minsta möjliga skala
att tillverka till synes omöjliga uppgifter – som en återteleportering skulle
behövas till. Planer pågår nu, i samarbete med ledande brittiska kvantexperter i
Bristol, Oxford och York, för att fysiskt bygga detta minimaskhål i labbet. En dag kanske det går, till dess om nu
teleportering blir möjlig med människor kan säkert en större kvantdator eller
den slags apparat som behövs vara omöjlig att komma runt att sändas med anser jag. Men en teleportering just nu
bör ske på mycket korta avstånd så vi lätt kan se om det fungerar. Kanske av några
millimeter långa avstånd i laboratoriet.
" Detta arbete kommer att vara i ett av de
mångmiljardsatsningar som görs för att undersöka nya fysiska fenomen, likt Laser
Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) och European Organisation
for Nuclear Research (CERN) arbetar med, men till en bråkdel av resurserna för dessa. Vår förhoppning
är att i slutändan ge fjärråtkomst till lokala maskhål för fysiker,
fysikhobbyister och entusiaster för att utforska grundläggande frågor om
universum, inklusive förekomsten av högre dimensioner.
Tim Spiller, professor i kvantinformationsteknik vid
University of York och chef för Quantum Communications Hub i Storbritanniens
nationella kvantteknologiprogram sa i ett uttalande: "Kvantteori
fortsätter att inspirera och förvåna oss. Hatims senaste arbete med
motportation ger ytterligare ett exempel på detta, med den extra bonusen till en
väg mot experimentell demonstration.
John Rarity, professor i optiska kommunikationssystem
vid University of Bristol, "Vi upplever en värld som är byggd av
kvantobjekt. Det föreslagna experimentet kan avslöja denna underliggande
kvantnatur som visar att helt separata kvantpartiklar kan korreleras utan att
någonsin interagera. Denna korrelation på avstånd kan sedan användas för att
transportera kvantinformation (qbits) från en plats till en annan utan att en
partikel behöver korsa utrymmet, vilket skapar vad som kan kallas ett genomträngbart
maskhål.
Ovan forskning finansierades av Engineering and Physical Science Research Council(EPSRC).
Bild vikipedia Tvådimensionell visualisering av
rumtidsstörning från en massiv kropp. Materiens närvaro förändrar rumtidens
geometri.
