Вчені вважають, що відповіді на ці питання можуть бути отримані під час перевірки голографічного принципу, висунутого фізиками наприкінці минулого століття. Цей принцип стверджує, що теорія частинок і теорія гравітації математично еквівалентні, а значить, рішення квантової матричної моделі може розкрити інформацію про гравітацію. Перші результати розрахунків виявилися обнадійливими.

Не пропустіть Вчені знайшли матеріал, який дає змогу зберігати квантову інформацію при кімнатній температурі

Деякі вчені припускають, що весь Всесвіт – це голографічна проекція, і це дозволяє вивести несуперечливу квантову теорію гравітації.

У Загальній теорії відносності Ейнштейна немає частинок, лише простір-час. А в Стандартній моделі немає гравітації, лише частки. Поєднання цих різних теорій – давня проблема фізики, її намагалися вирішити ще з минулого сторіччя,
– сказав Енріко Рінальді, фізик із Університету Мічигану.

Рінальді та його колеги поставили собі завдання вивчення голографічного дуалізму з допомогою двох методів:

  • квантових обчислень
  • і глибокого навчання.

Вони сподівалися виявити найнижчий енергетичний стан математичних проблем – квантові матричні моделі, репрезентації теорії частинок.

Голографічний принцип говорить: те, що відбувається математично в системі, яка представляє теорію частинок, так впливає на систему, що представляє гравітацію. Звідси випливає, що рішення квантової матричної моделі може розкрити інформацію про гравітації.

Матричні моделі – блоки чисел, що становлять об'єкти в теорії струн. Вирішення таких моделей – це спроба знайти певну конфігурацію частинок у системі, яка виражає її найнижчий енергетичний стан. У цьому основному стані нічого не відбувається, доки воно не буде порушено.

Дослідження вчених

У дослідженні вчені використовували дві матричні моделі, досить прості, щоб їх можна було вирішити традиційними методами, але які мають всі риси складніших матричних моделей, що використовуються для опису чорних дір за допомогою голографічного принципу. Вони визначили математичний опис квантового стану матричної моделі, так званої квантово-хвильової функції.

Потім вони застосували нейромережу для пошуку хвильової функції матриці з найменшою можливою енергією. Числа нейромереж були пропущені через ітеративний процес оптимізації, щоб знайти основний стан моделі.

Цікаво Створено найточніший годинник в історії – він збивається на секунду за 300 мільярдів років

Обидва підходи дозволили вченим знайти основний стан обох матричних моделей, які вони досліджували, але квантові процесори обмежені низькою кількістю кубітів.

Інші методи дозволяють знайти енергію основного стану, але не всю структуру хвильової функції. Рідлі наголошує, що команда вчених показала, як отримати повну інформацію про основний стан за допомогою новітніх технологій: квантових обчислень та глибокого навчання.