חוקרים השתמשו במחשב הקוונטי Sycamore 2 של Google כדי לדמות את חור התולעת ההולוגרפי הראשון ולהעביר מידע דרכו. חור התולעת הזה לא נוצר מכוח הכבידה, אלא באמצעות שזירה קוונטית. הממצאים פורסמו בכתב העת Nature.
עקרון חורי התולעת
חור תולעת הוא גשר בין שתי נקודות במרחב-זמן, המאפשר תיאורטית מעבר מהיר יותר בין נקודות אלה. הרעיון של חורי התולעת, שהוצג לראשונה על ידי הפיזיקאי ג'ון וילר ב-1957, מבוסס על עבודותיהם של אלברט איינשטיין ונייתן רוזן. הם הראו ב-1935 שתורת היחסות הכללית מאפשרת חיבור בין חורים שחורים באמצעות גשרים שיכולים לחבר מרחקים גדולים.
חורי התולעת והיחסות הכללית
תיאוריה זו נועדה להציע הסבר חלופי לסינגולריות, אזורים במרחב-זמן בהם גדלים מסוימים של השדה הכבידתי הופכים לאינסופיים. במצבים אלו, משוואות איינשטיין מתמוטטות. איינשטיין ורוזן הציעו שאם חורי תולעת אכן קיימים, תורת היחסות הכללית תישאר תקפה.
שזירה קוונטית והפיזיקה של איינשטיין
בערך באותה תקופה, איינשטיין, רוזן ובוריס פודולסקי פרסמו מאמר נוסף בו ביקרו את המכניקה הקוונטית. הם טענו כי אם חוקי המכניקה הקוונטית נכונים, תכונות של שתי חלקיקים יכולות להיות קשורות כך שמדידה של אחד תשפיע מידית על השני, אפילו אם הם רחוקים זה מזה. תהליך זה, המכונה שזירה קוונטית, נצפה מאז ונעשה בו שימוש נרחב כיום.
עקרון ההולוגרפיה
הרעיון של "תיאוריה של הכל" הוביל את הפיזיקאים להציע מודלים שונים, כולל עקרון ההולוגרפיה. הוא מציע שהיקום הוא הקרנה הולוגרפית תלת-ממדית של תהליכים המתרחשים על פני שטח דו-ממדי מרוחק.
תיאוריה זו ושחורם של סטיבן הוקינג
עקרון זה מבוסס על עבודותיו של סטיבן הוקינג בשנות ה-70. הוקינג טען שאם חורים שחורים פולטים קרינת הוקינג, הם יתאדו בסופו של דבר, ובכך יפגעו בכלל חשוב במכניקה הקוונטית האומר שאי אפשר להשמיד מידע. כדי לפתור בעיה זו, תומכי תורת המיתרים הציעו שהמידע שבחור השחור קשור לשטח הדו-ממדי של אופק האירועים שלו.
הולוגרפיה של היקום
הרעיון הוא שאם כל המידע של כוכב תלת-ממדי יכול להיות מיוצג על אופק אירועים דו-ממדי, אז אולי גם היקום עצמו הוא הקרנה תלת-ממדית של מידע דו-ממדי. מהיבט זה, תורות היחסות הכללית והמכניקה הקוונטית יכולות להשתלב, עם היקום ההולוגרפי מנצנץ מאינטראקציות של חלקיקים זעירים על פני שטח דו-ממדי רחוק.
יצירת חור תולעת קוונטי
כדי לבדוק רעיון זה, החוקרים השתמשו במחשב הקוונטי Sycamore 2 של Google, ויצרו מודל פשוט של יקום הולוגרפי המכיל שני חורים שחורים משולבים קוונטית בכל קצה. הם קידדו הודעה ב-qubit הראשון וצפו בה נעלמת (כמו שהיא נשאבת על ידי החור השחור הראשון) לפני שיצאה שלמה בקצה השני.
העתיד של הניסויים
למרות שהניסוי היה פשוט, בעתיד החוקרים שואפים ליצור ניסויים מורכבים יותר עם ציוד מתקדם יותר. רעיון זה יכול להיות דומה לניסוי שבו מידע קוונטי נעלם במעבדה אחת ומופיע מחדש במעבדה שנייה באותו סדר בו נכנס, ובכך מחזק את עקרון ההולוגרפיה של היקום.
