Myšlienka „Teórie všetkého“ je lákavá - mohli by sme nejako vysvetliť všetko, čo je. Výskumný tím vedený vedcami z Imperial College London však teraz neočakávane zistil, že táto teória strún tiež predpovedá správanie zapletených kvantových častíc. Pretože túto predpoveď je možné testovať v laboratóriu, vedci tvrdia, že teraz môžu testovať teóriu strún.
„Ak experimenty preukážu, že naše predpovede týkajúce sa kvantového zapletenia sú správne, preukáže sa, že teória strún„ funguje “na predpovedaní správania zapletených kvantových systémov,“ uviedol profesor Mike Duff, hlavný autor štúdie.
Teória strún bola pôvodne vyvinutá s cieľom opísať základné častice a sily, ktoré tvoria náš vesmír, a bola obľúbeným súperom medzi fyzikmi, aby nám umožnila zladiť to, čo vieme o neuveriteľne malej časticovej fyzike s naším pochopením veľmi veľkého z naše štúdie kozmológie. Použitie teórie na predpovedanie správania spletených kvantových častíc poskytuje prvú príležitosť vyskúšať teóriu strún experimentom.
Ale - prinajmenšom zatiaľ - vedci nebudú schopní potvrdiť, že Stringova teória je vlastne spôsob, ako to všetko vysvetliť, len ak to skutočne funguje.
„Nebude to dôkazom toho, že teória strún je správnou„ teóriou všetkého “, ktorú hľadajú kozmológovia a fyzici častíc,“ povedal Duff. "Pre teoretikov to bude veľmi dôležité, pretože preukáže, či funguje teória strún, aj keď jej aplikácia je v neočakávanej a nesúvisiacej oblasti fyziky."
Teória strún je teória gravitácie, rozšírenie všeobecnej relativity a klasická interpretácia strún a otrúb je, že ide o kvantové mechanické vibrácie, predĺžené nabité čierne diery. Teória predpokladá, že elektróny a kvarky v atóme nie sú 0- dimenzionálne objekty, ale jednorozmerné reťazce. Tieto reťazce sa môžu pohybovať a vibrovať, čo pozorovaným časticiam dodáva ich chuť, náboj, hmotnosť a rotáciu. Struny vytvárajú uzavreté slučky, pokiaľ sa nestretnú s povrchmi nazývanými D-branes, kde sa môžu otvoriť do jednorozmerných čiar. Koncové body reťazca nemôžu prerušiť D-brane, ale môžu sa po ňom posúvať.
Duff povedal, že sedí na konferencii v Tasmánii, kde kolega predstavil matematické vzorce, ktoré opisujú kvantové zapletenie, keď si niečo uvedomil. „Zrazu som rozpoznal jeho vzorce ako niektoré, ktoré som vyvinul pred niekoľkými rokmi, keď som pomocou čiernej diery opísal čierne diery. Keď som sa vrátil do Veľkej Británie, skontroloval som svoje zápisníky a potvrdil, že matematika z týchto veľmi odlišných oblastí bola skutočne rovnaká. “
Duff a jeho kolegovia si uvedomili, že matematický opis modelu zapletenia medzi tromi qubitmi sa podobá matematickému opisu v teórii strún určitej triedy čiernych dier. Kombináciou svojich vedomostí o dvoch z najpodivnejších javov vo vesmíre, čiernych dierach a kvantovom zapletení, si uvedomili, že by mohli použiť teóriu strún na vytvorenie predpovede, ktorú by bolo možné otestovať. Pomocou matematickej teórie strún, ktorá popisuje čierne diery, predpovedali vzorec zapletenia, ku ktorému dôjde, keď sa do seba zapletú štyri štvorce. (Odpoveď na tento problém nebola predtým vypočítaná.) Aj keď je to technicky ťažké, v laboratóriu sa mohol zmerať vzorec zapletenia medzi štyrmi zamotanými qubitami a mohla sa testovať presnosť tejto predikcie.
Objav, že zdá sa, že teória strún robí predpovede o kvantovom zapletení, je úplne neočakávaný, ale pretože kvantové zapletenie sa dá v laboratóriu merať, znamená to, že existuje spôsob, ako konečne - výskumníci môžu testovať predpovede založené na teórii reťazcov.
Duff však povedal, že nie je zjavné spojenie, ktoré by vysvetľovalo, prečo je teória, ktorá sa vyvíja na opis základných fungovaní nášho vesmíru, užitočná na predpovedanie správania zapletených kvantových systémov. „Toto nám môže povedať niečo veľmi hlboké o svete, v ktorom žijeme, alebo to môže byť iba nepredvídateľná náhoda,“ povedal Duff. "V každom prípade je to užitočné."
Zdroj: Imperial College London
