Квантовый компьютер сыграл роль чёрной дыры: что увидели физики ✛
Чёрная дыра — это место, откуда даже свет не может уйти. Чтобы изучить её поведение, учёные построили маленькую копию на квантовом компьютере. Они взяли цепочку из 32 кубитов — это как дорожка с односторонним движением: сигнал может идти только вперёд, к центру дыры.
Сначала физики запустили одиночный сигнал и посмотрели, как его энергия зависит от скорости. Снаружи всё как обычно: сигнал может двигаться в обе стороны. На границе одна из ветвей энергии стала плоской — это значит, что сигнал застревает. Внутри появились новые особенности, и все пути ведут только вглубь. Так увидели, как световой конус наклоняется: за горизонтом даже свет не может развернуться.
Чтобы измерить температуру дыры, сигнал поместили сразу за границу и засекали, когда он доберётся до внешнего кубита. Чем горячее дыра, тем быстрее приходит сигнал. Это похоже на то, как по времени, за которое хлеб подрумянится, можно судить о жаре печи. А когда включили взаимодействие между кубитами, информация стала перемешиваться очень быстро — как если бы в лабиринте на каждом шагу переставляли стены. Раньше такие вещи изучали по отдельности, а теперь их объединили в одном эксперименте.
Для восстановления дисперсии на 24 кубитах потребовалось 4099 двухкубитных вентилей CZ после трансляции — это рекордная глубина для подобных симуляций на сверхпроводящем оборудовании. В scrambling-экспериментах число вентилей CZ достигало 5028 для промежуточных значений φ.
Идея симуляции чёрной дыры на квантовом компьютере перекликается с романом Грега Игана «Лестница Шильда», где физики создают искусственные вселенные с настраиваемыми законами. Здесь настраивается не вся вселенная, а лишь её крошечный участок — горизонт и внутренность чёрной дыры.