Идеята за „Теорията на всичко“ е примамлива - че по някакъв начин бихме могли да обясним всичко, което е. Но сега изследователски екип, ръководен от учени от Imperial College London, неочаквано откри, че тази теория на струните също изглежда предсказва поведението на заплетени квантови частици. Тъй като това прогнозиране може да бъде тествано в лабораторията, изследователите казват, че сега могат да тестват теория на струните.
„Ако експериментите докажат, че нашите прогнози за квантово заплитане са правилни, това ще покаже, че теорията на струните„ работи “, за да предскаже поведението на заплетени квантови системи“, казва проф. Майк Дъф, водещ автор на изследването.
Теорията на струните първоначално е разработена, за да опише основните частици и сили, които изграждат нашата Вселена, и е била любим претендент сред физиците, за да ни позволи да съгласуваме това, което знаем за невероятно малкото от физиката на частиците, с нашето разбиране за много големите нашите изследвания по космология. Използването на теорията за прогнозиране как се държат заплетени квантови частици предоставя първата възможност за тестване на теорията на струните чрез експеримент.
Но - поне засега - учените няма да могат да потвърдят, че теорията на струните всъщност е начинът да се обясни всичко това, само ако всъщност работи.
„Това няма да е доказателство, че теорията на струните е правилната„ теория на всичко “, която се търси от космолозите и физиците на частици“, каза Дъф. "Въпреки това, за теоретиците ще бъде много важно, защото ще покаже дали теорията на струните работи или не, дори ако нейното приложение е в неочаквана и несвързана област на физиката."
Теорията на струните е теория на гравитацията, разширение на общата относителност, а класическата интерпретация на струни и брани е, че те са квантово механично вибриращи, разширени заредени черни дупки. Теорията хипотезира, че електроните и кварките в един атом не са 0- мерни обекти, но 1-мерни струни. Тези струни могат да се движат и да вибрират, придавайки на наблюдаваните частици аромат, заряд, маса и въртене. Струните правят затворени контури, освен ако не срещат повърхности, наречени D-branes, където те могат да се отворят в едномерни линии. Крайните точки на низа не могат да откъснат D-скобата, но могат да се плъзгат по нея.
Дъф каза, че е седял на конференция в Тасмания, където колега представя математическите формули, които описват квантовото заплитане, когато осъзнава нещо. „Изведнъж разпознах формулите му като подобни на някои, които бях разработил няколко години по-рано, докато използвах теория на струните, за да опиша черните дупки. Когато се върнах във Великобритания, проверих тетрадките си и потвърдих, че математиката от тези много различни области наистина е идентична. "
Даф и неговите колеги разбраха, че математическото описание на модела на заплитане между три кубита наподобява математическото описание, в теорията на струните, на определен клас черни дупки. По този начин, комбинирайки знанията си за две от най-странните явления във Вселената, черните дупки и квантовото заплитане, те осъзнаха, че могат да използват теория на струните, за да дадат прогноза, която може да бъде тествана. Използвайки математиката на теорията на струните, която описва черни дупки, те предсказаха модела на заплитане, който ще възникне, когато четири кубита са оплетени един с друг. (Отговорът на този проблем не е изчислен досега.) Въпреки че е технически трудно да се направи, моделът на заплитане между четири заплетени кубита може да бъде измерен в лабораторията и точността на това прогнозиране е тествана.
Откритието, че теорията на струните изглежда прави прогнози за квантово заплитане, е напълно неочаквано, но тъй като квантовото заплитане може да бъде измерено в лабораторията, това означава, че има начин - най-накрая - изследователите могат да тестват прогнози въз основа на теорията на струните.
Но, каза Дъф, няма очевидна връзка, която да обясни защо една теория, която се разработва, за да опише основните работи на нашата Вселена, е полезна за прогнозиране на поведението на заплетени квантови системи. „Това може да ни каже нещо много дълбоко за света, в който живеем, или може да е не повече от странно съвпадение“, каза Дъф. „Така или иначе е полезно.“
Източник: Imperial College London
