Квантовый компьютер собрал из запутанности каркас пространства-времени

Оригинал: "Observation of gravity-like signatures in holographic codes on a quantum computer"
arXiv:2607.12047 · 2026-07-13 · CC BY 4.0 · 2 мин
На ионном процессоре впервые воспроизвели голографическую формулу: граница квантового кода хранит ровно столько информации, сколько нужно, чтобы «площадь» внутри не менялась, пока не добавишь магию.

На квантовом компьютере с 36 ионами иттербия построили модель пространства-времени, которая помещается в несколько десятков кубитов. Ионы удерживаются в ловушке и управляются лазерными импульсами, а их состояния спутываются так, что образуют каркас, похожий на балки невидимого здания. Каждая балка это связь между двумя кубитами, и чем больше таких связей, тем прочнее конструкция.\n\n

Ключевая идея голографии: всё, что происходит в объёме, можно прочитать на границе. Квантовый код здесь работает как чертёж: граничные кубиты хранят информацию о внутренних, а площадь «комнаты» внутри кода считается по разнице энтропий.

\n\nЭксперимент проверил формулу, которую раньше знали только на бумаге. В коде без магии измеренная «прото-площадь» оставалась равной двум, как бы сильно ни менялась запутанность внутренних кубитов. Это значит, что граница кода следит за внутренностью с точностью до бита: если внутри что-то меняется, граница тут же обновляет свою информацию, и площадь не дёргается.\n\nПотом в код добавили магию. В квантовом мире магия это не фокус, а ресурс, который нельзя получить из обычных операций, тех, что покрывают стабилизаторные схемы. Сдвиг углов поворота гейтов на доли радиана включил этот ресурс, и прото-площадь начала расти вместе с запутанностью внутри. Чем больше магии, тем круче наклон: при максимальном значении разница между крайними точками составила около 0.2.\n\n

Магия делает соединения каркаса подвижными. Без неё здание стоит жёстко, и внутренняя перестановка мебели ничего не меняет в плане. С магией стены начинают отзываться на то, что происходит в комнатах.

\n\nВторой опыт соединил два таких кода, как два здания, между которыми протянули общий коридор. Чем сильнее запутывали кубиты одного кода с кубитами другого, тем меньше становилась прото-площадь. Это похоже на то, как мост между двумя областями пространства укорачивается, когда его «сшивают» большей квантовой связью. Наклоны получились от −0.17 до −0.91 в зависимости от размера схемы и доли магии.\n\nИтог возвращает к образу каркаса: запутанность даёт балки, а магия превращает их в живые соединения, которые позволяют зданию менять форму в ответ на внутренние события. Квантовый компьютер впервые показал это в лаборатории, а не в уравнении.

В эксперименте использовали до 56 двухкубитных гейтов ZZ в одной схеме, а для томографии трёхкубитного состояния потребовалось измерить 27 различных базисов Паули, каждый с 2100 запусками. Суммарно было выполнено более 10^6 измерений.

Идея о том, что пространство-время может быть «соткано» из квантовой запутанности, перекликается с романом Грега Игана «Лестница Шильда», где физики обнаруживают, что вакуум обладает скрытой структурой, а также с концепцией «It from Qubit» Джона Уилера, популяризированной в научной фантастике.

S_{PA}(A) = S(\rho_A) - S(\rho_a)
Энтропийный аналог площади минимальной поверхности в голографическом коде
S_A = \frac{\text{Area}(\gamma_A)}{4G_N} + S_a
Граничная энтропия равна площади минимальной поверхности плюс энтропия объёмных степеней свободы
Понятия
adS/CFT-соответствие квантовая гравитация пространство анти-де Ситтера топологический квантовый код гомотопия эксперименты с гравитационной суперпозицией теорема CPT