A kutatóknak sikerült elvégezniük egy holografikus féreglyuk első kvantumos "szimulációját" egy kvantumprocesszor segítségével. Sajnos nem sikerült létrehozniuk egy alagutat a téren és az időn keresztül, de képesek voltak létrehozni egy olyan kvantumos elrendezést, amely úgy viselkedik, mint egy féreglyukon átutazó részecske. Ez a megközelítés pedig felbecsülhetetlen értékű lehet a fizika jelenlegi határainak túllépésében.
A féregjárat, más néven Einstein-Rosen-híd, az általános relativitáselmélet egyik elméleti megoldása, amely a gravitáció jelenlegi legjobb megértése. De tudjuk, hogy a relativitáselmélet korlátozott. Nem igazán működik együtt a kvantummechanikával. E két elmélet áthidalása a modern fizika egyik fő célja, és ennek egyik módja a kvantumgravitációnak nevezett elmélet.
A kvantumgravitáció különböző sarokkövei között van az úgynevezett holografikus elv. Ahogyan egy hologram két dimenzióban lévő információt használ fel egy háromdimenziós tárgy látszatának megteremtéséhez, az elv azt állítja, hogy a kvantumgravitációban egy alacsonyabb dimenziós határon lévő hatások tanulmányozásával lehet megérteni egy háromdimenziós tárgy tulajdonságait. Ez sok problémát leegyszerűsíthet.
Az egyik ilyen probléma a féreglyukaké. Az általános relativitáselméletben a matematika lehetővé teszi a féreglyukak létezését, de ezekhez negatív energiára van szükség, amit a fizikában még nem találtak. A kvantumgravitációval kapcsolatos elméleti munka azonban hasonlóságot talált a féreglyukak és a kvantumteleportációnak nevezett folyamat között. Ráadásul sokkal könnyebb szimulálni egy féreglyukat, ha holografikusan alakítjuk ki.
Ez a kapcsolat tette lehetővé a kvantumgravitáció első tesztelését egy valódi kvantumszámítógépen, a Google Sycamore processzorán. A rendszer kilenc qubitet - kvantumbiteket, a kvantumszámítógépekben a számítások elvégzéséhez használt alapvető információs egységeket - használ. Egy qubitet úgy teleportáltak át a processzoron, hogy az egyenértékű volt azzal, mintha egy átjárható féreglyukon keresztül utazna két dimenzióban.
"Találtunk egy olyan kvantumrendszert, amely a gravitációs féreglyuk kulcsfontosságú tulajdonságait mutatja, mégis elég kicsi ahhoz, hogy a mai kvantumhardvereken megvalósítható legyen" - mondta a vezető szerző, Maria Spiropulu professzor a Caltechről közleményében. "Ez a munka egy lépést jelent egy nagyobb program felé, amelynek célja a kvantumgravitációs fizika tesztelése kvantumszámítógép segítségével. Nem helyettesíti a kvantumgravitáció közvetlen szondázását ugyanúgy, mint más tervezett kísérletek, amelyek a kvantumgravitációs hatásokat a jövőben kvantumérzékeléssel szondázhatják, de egy erőteljes tesztkörnyezetet kínál a kvantumgravitációval kapcsolatos elképzelések gyakorlására."
A kutatócsoport elismeri, hogy a féreglyuk ábrázolása közelítő jellegű, de előrelépés a kvantumgravitáció tanulmányozási módjainak megteremtésében. A kutatók azt tervezik, hogy erre építenek, mind a felhasznált hardver, mind a szimulált kvantumgravitációs probléma jobb elméleti megértése érdekében.
