En fysiker har föreslagit ett häpnadsväckande experiment som potentiellt skulle kunna skapa det första genomskinliga maskhålet någonsin, vilket betyder en riktig bro över rumtiden, rapporterar en ny studie.
Förutom att visa att maskhål kan existera, kan den spekulativa tekniken öppna upp helt nya fönster till verklighetens natur genom att ge en inblick i dessa bisarra rumtidstunnlar och möjliggöra en form av teleportering som forskare kallar ”motportation.”
Maskhål är hypotetiska strukturer som kan koppla samman två punkter i rumtiden, en funktion som gör dem särskilt populära i science fiction-berättelser som inkluderar resor som går snabbare än ljuset. Men maskhål har också varit ett ämne för seriös vetenskaplig forskning i ett sekel, eftersom de verkar stämma överens med Albert Einsteins allmänna relativitetsteori.
Medan forskare har gjort senaste genombrott med simulerade (eller ”holografiska”) maskhål har ingen någonsin skapat ett riktigt i laboratoriet, eller identifierat ett i kosmos.
Nu har Hatim Salih, en kvantfysiker och hedersforskare vid University of Bristols Quantum Engineering Technology Labs, presenterade en potentiell färdplan mot att uppnå detta länge eftersträvade mål.
”Föreställ dig om någons medvetande, som en stark AI, kopieras till ett kvantobjekt,” sa Salih till Motherboard i ett samtal och beskrev en spekulativ framtida tillämpning av denna teknik. ”Om du motarbetar var och en av qubitarna, transporterar dem från en plats till en annan – och om den här saken har en subjektiv upplevelse – så kan den möjligen berätta för dig hur det känns att gå genom ett maskhål.”
Salih, som också är medgrundare av uppstarten DotQuantumföreställer sig att göra ett genomfartsbart maskhål med en speciell sorts kvantdator som skulle kunna tillhandahålla ”rykande pistol för existensen av en underliggande fysisk verklighet”, enligt hans nya studie i kvantvetenskap och teknik.
”Nyckeln är att den använder nuvarande teknik och för närvarande tillgängliga komponenter,” sade Salih, med hänvisning till hans föreslagna experiment. ”Förhoppningen är att vi inom de närmaste tre till fyra åren kommer att ha byggt den här saken.
Det grundläggande konceptet bakom den nya studien är ”motportation”, vilket är en portmanteau som Salih myntade från orden ”kontrafaktisk” och ”transport.” Även om transportdelen är ganska enkel, kommer den kontrafaktiska komponenten från ett koncept som kallas kontrafaktisk kommunikation, vilket är ett sätt att skicka meddelanden mellan två punkter utan att byta ut några partiklar. Som ett enkelt exempel i verkligheten, överväga en vilande bilmotorlampa. Den avger ingenting, men den signalerar ändå information: att din motor är bra. Det är kontrafaktisk kommunikation.
Motportation påminner något om kvantteleportation, som sker på de små skalorna av atomer. I kvantvärlden kan en partikel bli konstigt intrasslad med andra partiklar på stora avstånd, vilket gör att den kan överföra eller teleportera sin information till andra partiklar, i huvudsak kopiera sig själv någon annanstans innan den sönderfaller på sin ursprungliga plats. För att demonstrera kvantteleportation i labbet måste forskare trassla in kvantobjekt (som fotoner) och sedan distribuera dem till olika punkter, en process som involverar förflyttning av partiklar över rymden.
Motportation, däremot, uppnår samma kroppslösa transport över rymden, utan förtrasslingsupplägget. I huvudsak skickar forskare ljus (vilket är en våg i kvantvärlden) genom ett kvantsystem som har frusit i ett ”avstängt” tillstånd genom konstant observation, där det träffar detektorer på ett förutsägbart sätt och står i bitar. Detta låter forskare rekonstruera information i andra änden utan att den ens är på, eller att någon elektricitet eller partiklar skickas. Med andra ord, det är mer som den typ av teleportering vi är bekanta med inom science fiction, där objekt verkar försvinna på ett ställe och dyka upp igen på ett annat, utan några tecken på några utbytta partiklar alls.
”Motportation ger dig slutmålet att objektet ska rekonstrueras över rymden, men vi kan verifiera att ingenting har passerat,” förklarade Salih. ”Detta är nyckeln för andra viktiga överväganden eller konsekvenser, för om vi strikt kan säga att ingenting har passerat, då kan vi undersöka några frågor inom fysiken, till exempel på nytt i ett annat ljus.”
Salih började utveckla sitt koncept för partikelfri kommunikation för ett decennium sedan, och det har det gjort sedan visats i laboratorieförhållanden. Detta experimentella genombrott uppnåddes av ett team av forskare i Kina som kunde skicka en bitmappsbild från en plats till en annan utan några meningsfulla utbytespartiklar.
I kölvattnet av denna framgång har Salih arbetat med att tillämpa ramverket på en av de mest efterlängtade teknologierna som för närvarande är under utveckling: kvantberäkning.
I teorin kan kvantdatorer använda kvantmekanikens principer för att överträffa bearbetningshastigheterna för nuvarande datorer med många miljoner gånger, vilket gör det möjligt för dem att lösa en rad problem som för närvarande är omöjliga.
Dessa nästa generations datorer är uppbyggda kring qubits, som är kvantbitar av information som är analoga med de binära bitar som används i befintliga datorer. Medan de flesta forskare utvecklar kvantdatorer som utbyter partiklar i sina beräkningar, föreställer sig Salih en utbytesfri dator som kan uppnå motportation och placera den i en annan klass av processorer.
”Quantum computing har ett huvudmål: snabbare. Det är det, sa Salih. ”Det här är inte snabbare. Faktum är att det är betydligt långsammare – denna utbytesfria kvantberäkning. Vi är inte med i det spelet. Vad det gör är det här där ingångarna inte pratar med varandra, och då kan du se effekter som vanlig kvantberäkning inte visar.”
Den utbytesfria datorn skulle potentiellt kunna utnyttja kraften i motportation för att producera ett genomflyttbart maskhål, även om denna brygga skulle fungera på strikt lokal nivå. Till skillnad från fiktiva maskhål, skulle den experimentella versionen inte tillåta omedelbart snabbare än ljus resor till avlägsna platser, eftersom motportation kryper fram mycket långsammare än ljusets hastighet.
Men om man antar att maskhålet kunde skapas, skulle det kunna ge en möjlighet att skicka signaler, eller objekt, genom en riktig bro över rumtiden. En sådan uppställning skulle göra det möjligt för forskare att undersöka vår grundläggande verklighet – och kan till och med erbjuda ett slags förstapersonsredovisning av utsikten inifrån ett riktigt maskhål.
”Du kan skicka ett kvantobjekt tryckt på en atom” som är ”rekonstituerat över” maskhålet, sa Salih. ”Detta kan generaliseras eftersom om du har ett objekt gjort av ett nätverk av dessa [objects], och du kontraporterar var och en av dem, skulle du ha kontraporterat i det hela. Du kan skala upp det på det sättet.”
Att skicka föremål, eller till och med AI-medvetanden, genom ett maskhål är uppenbarligen vilda möjligheter som i princip skulle blåsa hela genren av reseskrivande till en ny dimension. Det kommer dock att krävas mer forskning och experiment för att se om denna vision om ett riktigt maskhål kan bli verklighet. För det ändamålet hoppas Salih att projektet en dag kan avslöja en bländande ny form av kvantberäkning med ett brett utbud av vetenskapliga tillämpningar.
”Denna utbytesfria kvantdator är annorlunda på ett stort sätt”, avslutade han. Vi kan använda det för att bygga det här maskhålet och använda det för att undersöka fysikområden, så detta kan potentiellt vara en av de första praktiska användningarna av kvantberäkning.”
Inlägget Forskare förbereder sig för att skapa ett genomflyttbart kvantmaskhål dök upp först VICE.
