Ученые считают, что ответы на эти вопросы могут быть получены при проверке голографического принципа, выдвинутого физиками в конце прошлого века. Этот принцип утверждает, что теория частиц и теория гравитации математически эквивалентны, а значит, решение квантовой матричной модели может раскрыть информацию о гравитации. Первые результаты расчетов оказались обнадеживающими.

Не пропустите Ученые нашли материал, который позволяет хранить квантовую информацию при комнатной температуре

Некоторые ученые предполагают, что вся Вселенная – это голографическая проекция, и это позволяет вывести непротиворечивую квантовую теорию гравитации.

В общей теории относительности Эйнштейна нет частиц, только пространство-время. А в Стандартной модели нет гравитации, только частицы. Объединение этих разных теорий – давняя проблема физики, ее пытались решить еще с прошлого столетия,
– сказал Энрико Ринальди, физик из Университета Мичигана.

Ринальди и его коллеги поставили себе задачу изучения голографического дуализма с помощью двух методов:

  • квантовых вычислений
  • и глубокого обучения.

Они надеялись обнаружить самое низкое энергетическое состояние математических проблем – квантовые матричные модели, репрезентации теории частиц.

Голографический принцип гласит: то, что происходит математически в системе, которая представляет теорию частиц, так влияет на систему, что представляет гравитацию. Отсюда следует, что решение квантовой матричной модели может раскрыть информацию о гравитации.

Матричные модели – блоки чисел, которые составляют объекты в теории струн. Решение таких моделей – это попытка найти определенную конфигурацию частиц в системе, которая выражает ее самое низкое энергетическое состояние. В этом основном состоянии ничего не происходит, пока оно не будет нарушено.

Исследования ученых

В исследовании ученые использовали две матричные модели, достаточно простые, чтобы их можно было решить традиционными методами, но которые имеют все черты более сложных матричных моделей, используемых для описания черных дыр с помощью голографического принципа. Они определили математическое описание квантового состояния матричной модели, так называемой квантово-волновой функции.

Затем они применили нейросеть для поиска волновой функции матрицы с наименьшей возможной энергией. Числа нейросетей были пропущены через итеративный процесс оптимизации, чтобы найти основное состояние модели.

Интересно Созданы самые точные часы в истории – они сбиваются на секунду за 300 миллиардов лет

Оба подхода позволили ученым найти основное состояние обеих матричных моделей, которые они исследовали, но квантовые процессоры ограничены низким количеством кубитов.

Другие методы позволяют найти энергию основного состояния, но не всю структуру волновой функции. Ридли отмечает, что команда ученых показала, как получить полную информацию об основном состоянии с помощью новейших технологий квантовых вычислений и глубокого обучения.