01/03/2023 Réaliser un trou de ver traversable avec un ordinateur quantique

Le terme de Wormhole ou trou de ver désigne pour certains cosmologistes des sortes de rides dans l’espace-temps qui relieraient deux lieux différents et séparés de ce même espace temps. Pour eux, mieux définir pour mieux les étudier ces objets hypothétiques pourrait permettre de faire un lien entre l’information et la matière qui préoccupe les physiciens depuis des décennies.

Il se trouve que les calculateurs quantiques fourniraient des plate-formes idéales pour de telles recherches. Mais il faudrait pour cela établir une correspondance  AdS/CFT entre des théories qui décrivent la gravité, l’espace-temps et les trous de vers doté d ‘une géométrie spéciale (ADS) avec une théorie quantique qui ne fait pas allusion à la gravité (CFT).

Dans l’article “Traversable wormhole dynamics on a quantum processor”que vient de publier Nature et qui est référencé ci-dessous, les auteurs font état d’une collaboration avec des chercheurs de Caltech, Harvard, MIT et Fermilab pour simuler le CFT sur le Google Sycamore processor. .

En étudiant cette théorie quantique sur le calculateur, ils ont pu mettre à niveau la correspondance Ads/CFT afin de démontrer la dynamique d’un système quantique équivalent à un trou de ver dans un modèle de la gravité.

Référence

Traversable wormhole dynamics on a quantum processor

Nature 

volume612

pages 51–55 (2022)

  • The holographic principle, theorized to be a property of quantum gravity, postulates that the description of a volume of space can be encoded on a lower-dimensional boundary. The anti-de Sitter (AdS)/conformal field theory correspondence or duality1 is the principal example of holography. The Sachdev–Ye–Kitaev (SYK) model of N ≫ 1 Majorana fermions2,3 has features suggesting the existence of a gravitational dual in AdS2, and is a new realization of holography4,5,6. We invoke the holographic correspondence of the SYK many-body system and gravity to probe the conjectured ER=EPR relation between entanglement and spacetime geometry7,8 through the traversable wormhole mechanism as implemented in the SYK model9,10. A qubit can be used to probe the SYK traversable wormhole dynamics through the corresponding teleportation protocol9. This can be realized as a quantum circuit, equivalent to the gravitational picture in the semiclassical limit of an infinite number of qubits9. Here we use learning techniques to construct a sparsified SYK model that we experimentally realize with 164 two-qubit gates on a nine-qubit circuit and observe the corresponding traversable wormhole dynamics. Despite its approximate nature, the sparsified SYK model preserves key properties of the traversable wormhole physics: perfect size winding11,12,13, coupling on either side of the wormhole that is consistent with a negative energy shockwave14, a Shapiro time delay15, causal time-order of signals emerging from the wormhole, and scrambling and thermalization dynamics16,17. Our experiment was run on the Google Sycamore processor. By interrogating a two-dimensional gravity dual system, our work represents a step towards a program for studying quantum gravity in the laboratory. Future developments will require improved hardware scalability and performance as well as theoretical developments including higher-dimensional quantum gravity duals18 and other SYK-like models19.

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