Fizicienii cunosc prapastia uriasa dintre fizica cuantica si teoria gravitatiei. Cu toate acestea, in ultimele decenii, fizica teoretica a furnizat unele conjecturi plauzibile pentru a acoperi acest decalaj si pentru a descrie comportamentul sistemelor complexe cu multe corpuri cuantice, de exemplu gaurile negre si gaurile de vierme din univers. Apoi, un grup teoretic de la Freie Universität Berlin si HZB, impreuna cu Universitatea Harvard, SUA, a demonstrat o conjectura matematica despre comportamentul complexitatii in astfel de sisteme, sporind viabilitatea acestei punti. Lucrarea este publicata in Nature Physics.

Jens Eisert

Jens Eisert

„Am gasit o solutie surprinzator de simpla la o problema importanta in fizica”, a declarat profesorul Jens Eisert, fizician teoretician la Freie Universitat Berlin si HZB. „Rezultatele noastre ofera o baza solida pentru intelegerea proprietatilor fizice ale sistemelor cuantice haotice, de la gauri negre la sisteme complexe cu multe corpuri”, adauga Eisert.

Folosind doar hartie si creion, adica in mod pur analitic, fizicienii berlinezi Jonas Haferkamp, Philippe Faist, Naga Kothakonda si Jens Eisert, impreuna cu Nicole Yunger Halpern (Harvard, in prezent Maryland), au reusit sa demonstreze o conjectura care are implicatii majore pentru sistemele cuantice complexe cu multe corpuri. „Acest lucru joaca un rol, de exemplu, atunci cand vrei sa descrii volumul gaurilor negre sau chiar al gaurilor de vierme”, explica Jonas Haferkamp, doctorand in echipa lui Eisert si primul autor al lucrarii.

Leonard Susskind

Leonard Susskind

Sistemele cuantice complexe cu multe corpuri pot fi reconstruite prin circuite de asa-numiti biti cuantici. Intrebarea este insa: cate operatii elementare sunt necesare pentru a pregati starea dorita? La prima vedere, se pare ca acest numar minim de operatii — complexitatea sistemului — este mereu in crestere. Fizicienii Adam Brown si Leonard Susskind de la Universitatea Stanford au formulat aceasta intuitie sub forma unei conjecturi matematice: complexitatea cuantica a unui sistem cu multe particule ar trebui mai intai sa creasca liniar pentru perioade de timp astronomic de lungi si apoi — pentru o perioada si mai lunga — sa ramana intr-o stare de complexitate maxima. Conjectura lor a fost motivata de comportamentul gaurilor de vierme teoretice, al caror volum pare sa creasca liniar pentru un timp vesnic de lung. De fapt, se conjectureaza in continuare ca complexitatea si volumul gaurilor de vierme sunt una si aceeasi cantitate din doua perspective diferite. „Aceasta redundanta in descriere se mai numeste si principiul holografic si reprezinta o abordare importanta pentru unificarea teoriei cuantice si a gravitatiei. Conjectura lui Brown si Susskind cu privire la cresterea complexitatii poate fi vazuta ca o verificare a plauzibilitatii pentru ideile din jurul principiului holografic”, explica Haferkamp.

Jonas Haferkamp

Jonas Haferkamp

Grupul a demonstrat acum ca complexitatea cuantica a circuitelor aleatoare creste intr-adevar liniar cu timpul pana cand se satureaza intr-un moment care este exponential pentru dimensiunea sistemului. Astfel de circuite aleatoare reprezinta un model puternic pentru dinamica sistemelor cu multe corpuri. Dificultatea de a demonstra conjectura provine din faptul ca nu poate fi exclusa cu greu posibilitatea existentei unor „scurtaturi”, adica circuite aleatoare cu o complexitate mult mai mica decat cea asteptata. „Dovada noastra este o combinatie surprinzatoare de metode din geometrie si cele din teoria cuantica a informatiei. Aceasta noua abordare face posibila rezolvarea conjecturii pentru marea majoritate a sistemelor fara a fi nevoie sa abordam problema notoriu de dificila pentru starile individuale”, spune Haferkamp.

„Lucrarea din Nature Physics este un punct culminant al doctoratului meu”, adauga tanarul fizician, care va ocupa un post la Universitatea Harvard la sfarsitul anului. In calitate de postdoctorand, el isi va putea continua cercetarile acolo, de preferinta in modul clasic, cu pix si hartie si in schimb cu cele mai bune minti din fizica teoretica.

Traducere si adaptare dupa scitechdaily.com.

Recent Posts

Leave a Comment

Tinem legatura?

Daca doriti sa ma contactati, imi puteti trimite un mail folosind formularul de contact de mai jos.

Not readable? Change text. captcha txt
lumea vrea sa fie inselatapaianjenul crab, paianjen crab