Ідея «Теорії всього» є привабливою - щоб ми могли якось пояснити все, що є. Але зараз дослідницька група під керівництвом вчених з Імперського коледжу Лондона несподівано виявила, що ця теорія струн також, здається, передбачить поведінку заплутаних квантових частинок. Оскільки це передбачення можна перевірити в лабораторії, дослідники кажуть, що тепер можуть перевірити теорію струн.
"Якщо експерименти докажуть, що наші прогнози щодо квантового заплутування є правильними, це продемонструє, що теорія струн" працює "для прогнозування поведінки заплутаних квантових систем", - сказав головний автор дослідження професор Майк Дафф.
Теорія струн спочатку була розроблена для опису фундаментальних частинок і сил, які складають наш Всесвіт, і була улюбленим суперником серед фізиків, щоб дозволити нам узгодити те, що ми знаємо про неймовірно мале з фізики частинок, з нашим розумінням дуже великих з наші дослідження космології. Використання теорії для прогнозування того, як поводяться заплутані квантові частинки, дає першу можливість перевірити теорію струн шляхом експерименту.
Але - принаймні поки що - вчені не зможуть підтвердити, що теорія струн насправді є способом пояснити все, що є, лише якщо це насправді працює.
"Це не буде доказом того, що теорія струн - це правильна" теорія всього ", яку шукають космологи та фізики частинок", - сказав Дафф. "Однак для теоретиків це буде дуже важливо, оскільки воно продемонструє, чи працює теорія струн чи ні, навіть якщо її застосування знаходиться в несподіваній і не пов'язаній між собою галузі фізики".
Теорія струн - це теорія гравітації, розширення загальної відносності, а класична інтерпретація струн і бренів полягає в тому, що вони є квантово-механічними вібраціями, розширеними зарядженими чорними дірами. Теорія гіпотезує, що електрони і кварки в атомі не 0- розмірних об'єктів, але 1-мірних рядків. Ці струни можуть рухатись і вібрувати, надаючи спостережуваним частинкам їх аромат, заряд, масу та віджимання. Струни роблять закриті петлі, якщо вони не стикаються з поверхнями, званими D-бранками, де вони можуть відкриватися в одновимірні лінії. Кінцеві точки рядка не можуть відірвати D-кран, але вони можуть ковзати по ньому.
Дафф сказав, що сидів на конференції в Тасманії, де колега представляв математичні формули, що описують квантове заплутування, коли він щось зрозумів. «Я раптом визнав його формули подібними до тих, які я розробив декількома роками раніше, використовуючи теорію струн для опису чорних дір. Повернувшись до Великобританії, я перевірив свої зошити і підтвердив, що математика з цих самих різних областей справді однакова ».
Дафф та його колеги зрозуміли, що математичний опис структури заплутування між трьома кубітами нагадує математичний опис конкретного класу чорних дір. Таким чином, поєднавши свої знання про два найдивніші явища у Всесвіті, чорні діри та квантове заплутування, вони зрозуміли, що можуть використовувати теорію струн для створення передбачення, яке можна перевірити. Використовуючи математичну теорію струн, яка описує чорні діри, вони передбачили закономірність заплутування, яка відбудеться, коли чотири кубіти переплутаються один з одним. (Відповідь на цю проблему раніше не було обчислено.) Хоча це зробити технічно важко, модель заплутування між чотирма заплутаними кубітами можна було б виміряти в лабораторії та перевірити точність цього прогнозу.
Виявлення того, що теорія струн, здається, робить передбачення щодо квантового заплутування, є абсолютно несподіваним, але, оскільки квантове заплутування можна виміряти в лабораторії, це означає, що існує спосіб - нарешті - дослідники можуть перевірити прогнози на основі теорії струн.
Але, сказав Дафф, немає явного зв'язку, щоб пояснити, чому теорія, яка розробляється для опису фундаментальних функцій нашого Всесвіту, корисна для прогнозування поведінки заплутаних квантових систем. "Це може сказати нам щось дуже глибоке про світ, у якому ми живемо, або це може бути не більше ніж химерний збіг", - сказав Дафф. "Так чи інакше, це корисно".
Джерело: Імперський коледж Лондона
