Simulato un tunnel spazio-temporale con un computer quantistico

Esplorato il comportamento teorico di un wormhole, ossia di un tunnel nello spazio-tempo: non è stato creato fisicamente, ma ne è stata studiata la dinamica grazie a un computer quantistico che ha simulato due buchi neri per poi inviare un messaggio tra loro attraverso una 'scorciatoia' nello spazio-tempo. Si tratta del primo esperimento di questo genere ideato per analizzare la possibilità della gravità quantistica, ossia di una teoria che unifichi la gravità e la fisica quantistica, due descrizioni fondamentali e ben studiate della natura che sembrano intrinsecamente incompatibili tra loro. Lo studio è pubblicato su Nature da Università di Harvard, Massachusetts Institute of Technology (Mit), California Institute of Technology (Caltech), Google Quantum AI e Fermilab.

I wormhole sono ponti tra due regioni remote nello spazio-tempo. Non sono mai stati osservati sperimentalmente, ma gli scienziati teorizzano la loro esistenza da quasi un secolo. Nel 1935 sono stati descritti da Albert Einstein e Nathan Rosen come tunnel attraverso lo spazio-tempo e per questo vengono definiti come 'ponti di Einstein-Rosen', mentre il termine 'wormhole' è stato coniato dal fisico John Wheeler negli anni '50.

L'idea che i wormhole e la fisica quantistica, in particolare l'entanglement (un fenomeno per cui due particelle possono rimanere collegate a grandi distanze), possano avere una connessione è stata proposta per la prima volta da Juan Maldacena e Leonard Susskind nel 2013. Nel 2017 Jafferis, insieme ai suoi colleghi Ping Gao e Aron Wall, ha esteso il concetto ai wormhole attraversabili da un'estremità all'altra. I ricercatori hanno dimostrato che questa descrizione gravitazionale di un wormhole attraversabile è equivalente al teletrasporto quantistico, un fenomeno già dimostrato sperimentalmente con il trasporto di informazioni su lunghe distanze tramite fibra ottica e via etere.

Il nuovo esperimento non ha fatto altro che esplorare l'equivalenza dei wormhole con il teletrasporto quantistico, sondando l'idea che le informazioni che viaggiano da un punto all'altro nello spazio possano essere descritte nel linguaggio della gravità (i wormhole) o nel linguaggio della fisica quantistica (entanglement quantistico).

L'esperimento è stato condotto su una versione del computer Sycamore 2 di Google, che ha 72 qubit. Di questi, ne sono stati utilizzati solo nove per limitare la quantità di interferenze e rumore nel sistema. "Questo lavoro rappresenta un passo avanti verso un più ampio programma di test della fisica della gravità quantistica usando un computer quantistico", conclude Maria Spiropulu del Caltech.