یک کرم چاله هولوگرافیک برای اولین بار با استفاده از یک کامپیوتر کوانتومی شبیه سازی شده است. در اینجا، کلمه “هولوگرافیک” به راهی برای ساده کردن مسائل فیزیکی مربوط به مکانیک کوانتومی و گرانش اشاره دارد، نه یک هولوگرام واقعی. بنابراین شبیه‌سازی‌هایی مانند این می‌تواند به ما کمک کند تا یاد بگیریم که چگونه این دو مفهوم را در یک نظریه گرانش کوانتومی، که احتمالاً سخت‌ترین و مهم‌ترین مشکل در حال حاضر در فیزیک است، ترکیب کنیم.
هم مکانیک کوانتومی که بر جهان بسیار کوچک حاکم است و هم نسبیت عام که گرانش و جهان بسیار بزرگ را توصیف می کند، در حوزه های مربوط به خود بسیار موفق هستند، اما این دو نظریه بنیادی با هم ناسازگار هستند. این ناسازگاری بیش از هر چیز در زمینه هایی که هر دو نظریه باید به طور مشترک اثربخشی خود را نشان دهند ظاهر می شود. موضوعاتی از جمله در سیاهچاله ها و اطراف آن.
این مناطق بسیار پیچیده هستند و اینجاست که هولوگرافی وارد عمل می شود. این روش به فیزیکدانان اجازه می دهد تا یک سیستم کمتر پیچیده که معادل سیستم اصلی است بسازند. همانطور که یک هولوگرام دو بعدی می تواند جزئیات سه بعدی را نمایش دهد.
ماریا اسپیروپولو از موسسه فناوری کالیفرنیا و همکارانش از کامپیوتر کوانتومی Sycamore گوگل برای شبیه سازی کرم چاله هولوگرافیک، تونلی در فضازمان با دو سیاهچاله در هر انتها استفاده کرده اند. آنها نوعی کرم چاله را طراحی کردند که از طریق آن پیام می توانست به صورت نظری عبور کند و سفر پیام را ارزیابی کردند.
در یک کرم چاله واقعی، این سفر عمدتاً توسط گرانش مختل می شود، اما یک کرم چاله هولوگرافیک اثرات کوانتومی را با گرانش جابه جا می کند تا نسبیت را از معادلات حذف کند و سیستم را ساده کند.
این بدان معناست که وقتی پیام از کرم چاله عبور می کند، در واقع تحت انتقال از راه دور کوانتومی قرار می گیرد، فرآیندی که در آن اطلاعات مربوط به حالات کوانتومی را می توان بین دو ذره درهم تنیده کوانتومی منتقل کرد.
در این شبیه سازی، “پیام” سیگنالی متشکل از یک حالت کوانتومی، یک بیت کوانتومی (کیوبیت) با برهم نهی 1 و 0 بود.
اسپیروپولو می‌گوید: «سیگنال به هم می‌ریزد، به هم می‌ریزد، به هرج و مرج تبدیل می‌شود و سپس از طرف دیگر مرتب و کاملاً دست نخورده بیرون می‌آید. حتی در این سیستم کوچک، ما می‌توانیم کرمچاله را راه‌اندازی کنیم و ببینیم چه انتظاری داریم.»
1. هفت کیوبیت مجموعه درهم تنیده ای از ذرات را شبیه سازی می کنند، مانند مدل SYK. کیوبیت هشتم در مدل سمت چپ جایگزین شده است.
2. اطلاعات کیوبیت به ذرات سمت چپ توزیع می شود.
3. یک پالس مغناطیسی حالت کیوبیت ها را می چرخاند. این معادل ارسال یک موج ضربه ای از انرژی منفی در امتداد کرمچاله است.
4. اطلاعات در یک ذره متمرکز شده است. اندازه گیری های مکرر نشان دهنده وقوع تله پاتی است.
این به دلیل درهم تنیدگی کوانتومی بین دو سیاهچاله رخ می دهد، به طوری که اطلاعات وارد شده به یک انتهای کرم چاله در انتهای دیگر حفظ می شود. این فرآیند یکی از دلایلی است که یک کامپیوتر کوانتومی برای این نوع آزمایش ها مفید است.
این شبیه سازی تنها از 9 کیوبیت استفاده می کرد و وضوح بسیار پایینی داشت. مانند تصویری که از یک پرنده در دوردست گرفته شده است، این شبیه‌سازی شکل کلی جسمی را نیز داشت که نشان می‌داد. اما شبیه سازی باید به دقت تنظیم می شد تا ویژگی های یک کرم چاله را نشان دهد.
آدام براون از دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا می‌گوید: «اگر به این شکل به‌عنوان یک کرمچاله نگاه کنید، فقط یک سری خطوط موازی را مشاهده می‌کنید، اما قطعاً مسئله تفسیر تصویر است.
استفاده از یک کامپیوتر کوانتومی قوی‌تر می‌تواند به فوکوس واضح‌تر تصویر کمک کند.
اسپیروپولو می گوید: «این فقط یک کرم چاله برای نوزادان است. اولین گام در آزمایش نظریه های گرانش کوانتومی. با پیشرفت کامپیوترهای کوانتومی، ما باید از سیستم‌های کوانتومی بزرگ‌تری برای آزمایش ایده‌های بزرگ‌تر در گرانش کوانتومی استفاده کنیم.»
این مهم است؛ زیرا درک برخی از نظریه های گرانش کوانتومی با ابزارهای پردازش کلاسیک دشوار یا حتی غیرممکن است.
براون می گوید: ما می دانیم که گرانش کوانتومی بسیار گیج کننده است. استخراج پیش بینی از این نظریه می تواند بسیار دشوار باشد. رویای ما این است که کامپیوترهای کوانتومی کارهایی را انجام دهند که چیزهایی مانند گرانش کوانتومی را برای ما آشکار کند. این یک کامپیوتر کوانتومی بسیار کوچک است و هر گونه شبیه سازی را می توان روی لپ تاپی که حتی فن هم ندارد انجام داد.
در نهایت، شباهت شبیه‌سازی به یک کرمچاله واقعی نشان می‌دهد که رایانه‌های کوانتومی می‌توانند برای فرمول‌بندی و آزمایش ایده‌هایی در مورد گرانش کوانتومی و شاید حتی درک آن استفاده شوند.