Квантовый компьютер как детектор показывает, что пространство не сжато

В новом эксперименте Калифорнийского университета в Беркли физики использовали частично запутанные атомы — идентичные кубитам в квантовом компьютере — чтобы продемонстрировать более точно, чем когда-либо прежде, что это правда, с точностью до миллиарда миллиардов.
Классический эксперимент, вдохновивший Альберта Эйнштейна, был проведен в Кливленде Альбертом Майкельсоном и Эдвардом Морли в 1887 году и опроверг существование «эфира», пронизывающего пространство, через которое, как считалось, свет движется, как волна через воду. По словам Хартмута Хаффнера, доцента физики Калифорнийского университета в Беркли, это также доказало, что пространство изотропно и что свет движется с одинаковой скоростью вверх, вниз и в стороны.
«Майкельсон и Морли доказали, что пространство не сжато», — сказал Хаффнер. "Эта изотропия является фундаментальной для всей физики, включая Стандартную модель физики.

Если убрать изотропию, вся Стандартная модель рухнет. Вот почему люди заинтересованы в тестировании этого."

Стандартная модель физики элементарных частиц описывает, как взаимодействуют все фундаментальные частицы, и требует, чтобы все частицы и поля были инвариантными относительно преобразований Лоренца, и, в частности, чтобы они вели себя одинаково независимо от того, в каком направлении они движутся.
Хаффнер и его команда провели эксперимент, аналогичный эксперименту Майкельсона-Морли, но с электронами вместо фотонов света. В вакуумной камере он и его коллеги изолировали два иона кальция, частично запутали их, как в квантовом компьютере, а затем отслеживали энергии электронов в ионах, когда Земля вращалась в течение 24 часов.

Если бы пространство было сжато в одном или нескольких направлениях, энергия электронов изменилась бы с 12-часовым периодом.

Это не так, показывая, что пространство на самом деле изотропно до одной части на миллиард миллиардов (1018), что в 100 раз лучше, чем предыдущие эксперименты с электронами, и в пять раз лучше, чем эксперименты, подобные экспериментам Майкельсона и Морли, в которых использовался свет.
По его словам, результаты опровергают по крайней мере одну теорию, которая расширяет Стандартную модель, предполагая некоторую анизотропию пространства.
Хаффнер и его коллеги, включая бывшего аспиранта Танеда Пруттиваразина, который сейчас работает в лаборатории квантовой метрологии в Сайтаме, Япония, сообщат о своих открытиях в январе.

29 номер журнала Nature.
Запутанные кубиты
Хаффнер придумал идею использования запутанных ионов для проверки изотропии пространства при создании квантовых компьютеров, которые предполагают использование ионизированных атомов в качестве квантовых битов или кубитов, запутывая их электронные волновые функции и заставляя их эволюционировать для выполнения вычислений, невозможных с помощью современные цифровые компьютеры.

Ему пришло в голову, что два запутанных кубита могут служить чувствительными детекторами небольших возмущений в космосе.
«Я хотел провести эксперимент, потому что думал, что он элегантен и что было бы круто применить наши квантовые компьютеры в совершенно другой области физики», — сказал он. «Но я не думал, что мы сможем конкурировать с экспериментами, проводимыми людьми, работающими в этой области.

Это было совершенно неожиданно."
Он надеется создать более чувствительные детекторы квантового компьютера, используя другие ионы, такие как иттербий, чтобы получить еще 10 000-кратное увеличение точности измерения лоренцевой симметрии.

Он также изучает с коллегами будущие эксперименты по обнаружению пространственных искажений, вызванных эффектами частиц темной материи, которые являются полной загадкой, несмотря на то, что они составляют 27 процентов массы Вселенной.
«Впервые мы использовали инструменты квантовой информации для проверки фундаментальных симметрий, то есть мы разработали квантовое состояние, которое невосприимчиво к преобладающему шуму, но чувствительно к эффектам нарушения Лоренца», — сказал Хаффнер. «Мы были удивлены, что эксперимент просто сработал, и теперь у нас есть фантастический новый метод, который можно использовать для очень точных измерений возмущений пространства."

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *