ادامه از بخش: ۳

بنياد سيمونز که ‌يک سازمان بشر دوستانه واقع در شهر نيويورک است، در ماه اوت اعلام کرد که حاضر است حداقل به مدت ۴ سال، هر سال ۲.۵ ميليون دلار کمک هزينه براي پژوهش در حوزه‌ي گرانش و کوانتوم اختصاص دهد. پاتريک ‌هايدن (Patrick Hayden) ،فيزيکدان دانشگاه استنفورد و مدير برنامه‌ي مذکور در بنياد سيمونز مي‌گويد: «نظريه‌ي اطلاعات ‌يک راه مؤثر براي ساختارمند کردن تفکر ما در حوزه‌ي فيزيک بنيادي گشوده است.» او توضيح مي‌دهد که کمک هزينه‌ي بنياد استنفورد به ۱۶ محقق از ۱۴ مرکز پژوهشي در اقصي نقاط جهان تعلق مي‌گيرد.‌ يکي از مهم ترين اهداف اين پژوهش، تدوين نوعي فرهنگ لغت است که بتواند مفاهيم هندسي را به زبان کوانتومي ‌و برعکس ترجمه کند. دستيابي به روابط رياضي مبدل اين دو مفهوم، راه را براي درک کامل رابطه‌ي ميان گرانش و کوانتوم و درک کامل گرانش کوانتومي ‌خواهد گشود.

البته دانشمندان در اين مسير با چالش‌هاي زيادي روبرو هستند.‌ يکي از آن‌ها اين است که هم‌ارزي حجم-مرز در عالم ما کاربردي نيست، زيرا عالم نه ايستا است و نه محدود. کائنات همواره در حال انبساط و ظاهراً بي نهايت است. برخي محققان معتقدند که هم‌ارزي مالداسنا در واقع رازي را از کائنات فاش مي‌کند. اما آن‌ها در اين باره در ابهام کامل به سر مي‌برند و هنوز نمي‌توانند چيزي را اثبات کنند. 

چالش ديگري که وجود دارد، اين است که تعريف استاندارد درهم‌تنيدگي فقط به ذرات در‌ يک لحظه‌ي معين اشاره دارد. اما براي تکميل نظريه‌ي گرانش کوانتومي‌لازم است عامل زمان را هم در نظر بگيريم. ساسکيند در اين باره مي‌گويد: «درهم‌تنيدگي بخش بزرگي از داستان است، اما تمام آن نيست.» او معتقد است که فيزيکدان‌ها مي‌بايست مفهوم ديگري از نظريه‌ي اطلاعات کوانتومي‌ را در نظر بگيرند. پيچيدگي محاسباتي، تعداد گام‌هاي منطقي و‌ يا عملکردها براي ساخت حالت کوانتومي‌ سيستم مورد نياز هستند.‌ يک سيستم با پيچيدگي کم معادل رايانه اي کوانتومي‌ است که همه‌ي کيوبيت‌هاي آن صفر هستند. ساخت و تعريف چنين سيستمي‌آسان است. اما سيستمي‌ با پيچيدگي بالا، مي‌تواند مجموعه اي از کيوبيت‌ها را پشتيباني کند که محاسبه‌ي آن‌ها براي رايانه‌هاي معمولي سالها طول بکشد.

پيچيدگي محاسباتي‌ يک دهه است که ذهن ساسکيند را درگير کرده است، از زماني که متوجه شد راه حل معادله‌هاي نسبيت عام اينشتن به‌يک کرمچاله اجازه مي‌دهند که در مدل فضاي سه بعدي با گذشت زمان طويل تر شود. او با خود مي‌انديشيد که معادل اين پديده در مدل مرزي دو بعدي چيست؟ او مي‌دانست که درهم‌تنيدگي پاسخ اين سوال نيست، زيرا ارتباط درهم‌تنيدگي در ذره‌هاي روي‌ يک مرز در کمتر از‌ يک ثانيه به مقدار حداکثري خود مي‌رسد. ساسکيند و داگلاس استنفورد (Douglas Stanford) که محقق مرکز مطالعات  پيشرفته‌ي امريکا است، سال گذشته در مقاله‌اي نشان دادند که حالت کوانتومي ‌در مرز، با گذشت زمان تغيير مي‌کند و اين تغيير دقيقاً در جهتي است که از پيچيدگي محاسباتي انتظار مي‌رود. 

ساسکيند مي‌گويد: «به نظر مي‌رسد که رشد داخلي ‌يک سياهچاله، دقيقاً افزایش پيچيدگي محاسباتي است. اگر درهم‌تنيدگي کوانتومي ‌مي‌تواند کشيدگي فضا-زمان را توجيه کند، ممکن است مفهوم پيچيدگي هم قادر به توضيح رشد فضا-زمان باشد.‌ يکي از پديده‌هاي مهمي ‌که احتمالاً مي‌توانيم از رهيافت پيچيدگي توضيح دهيم، انبساط جهان است. ممکن است پيچيدگي محاسباتي نقش مهمي‌ را در تبيين ‌يک نظريه‌ي کامل گرانش کوانتومي ‌ايفا کند. 

برخلاف چالش‌هايي که در اين حوزه پيش روي محققان وجود دارد، آن‌ها مشتاقانه در تلاشند تا پژوهش‌هاي خود را به نتيجه برسانند. سوينگل مي‌گويد: «تا قبل از اين نمي‌دانستم که فضا-زمان از چه چيزي تشکيل شده است. حال پاسخي داريم که مي‌توانم آن را به خوبي درک کنم: درهم‌تنيدگي» ون رامسدونک از سال 2009 تاکنون بيست مقاله درباره‌ي درهم‌تنيدگي کوانتومي ‌نوشته است که همگي آن‌ها براي انتشار در مجله‌هاي علمي ‌معتبر پذيرفته شده‌اند. 

منبع:

Nature

شبح کوانتمی: ۱ -۲ 

تله پورت

منابع مفید:

سریع‌تر از نور

سفر در زمان

کرمچاله‌ها

سفر در زمان، بدون کرماچاله هرگز!

بی‌نهایت زیبا و ویرانگر

بی‌نهایت زیبا و ویرانگر : ۲

زمانی که واقعیت ندارد!

نور: موجی یا ذره‌ای؟

احتمال کواتنمی

محاسبات کوانتمی

نظریه اطلاعات

رمزنگاری کوانتمی: ۱- ۲ - ۳

Nature: What is really real?

Nature: The Origins of Space-Time

Leonard susskind

Quantum Computer Quest

Building up spacetime with quantum entanglement (برای کسانی که تخصصی مطالب را دنبال می‌کنند.)