Alice en Bob in een gedachtenexperiment van Leonard Susskind. Credit: L. Susskind.
In 2013 kwam de sterrenkundige Leonard Susskind samen met de natuurkundige Juan Maldacena aan met de stelling dat ER=EPR, een relatie die verband houdt met twee artikelen die Einstein in 1935 met collega’s schreef, eentje met Nathan Rosen over een fenomeen dat bekend zou worden als Einstein-Rosen bruggen, beter bekend als wormgaten, en eentje met Boris Podolsky en dezelfde Rosen over een ander fenomeen, kwantumverstrengeling – lees deze blog met alle details daarover. Nu, ruim vier jaar later, komt Susskind met een nieuwe, korte maar opzienbarende slogan: GR=QM, oftewel de algemene relativiteit (GR) en de kwantummechanica (QM) zijn gelijk aan elkaar. Van de vier natuurkrachten die er in het heelal zijn hebben de natuurkundigen er drie gekwantiseerd, dat wil zeggen dat ze erin geslaagd zijn de krachten volledig te beschrijven door krachtvoerders te hanteren, deeltjes die de kracht tussen andere deeltjes overbrengen – de sterke, elektromagnetische en zwakke wisselwerking. Alleen de zwaartekracht is niet gekwantiseerd, dat huwelijk tussen de zwaartekracht uit Einstein’s Algemene Relativeitstheorie en de kwantummechanica van talloze natuurkundigen is nog steeds niet gesloten. En dat is waar Susskind naar toe wil: naar een kwantumzwaartekracht, een gekwantiseerde vorm van zwaartekracht. Probleem: experimenteel is zoiets alleen meetbaar bij de hoogste energieën die voor komen in het heelal, de zogeheten Planckse energie, 1,22 x 10^19 GeV. Die energie is voor aardse instrumenten, zoals de Large Hadron Collider, volledig buiten bereik – de LHC komt slechts tot 13.000 GeV.
Het verschil tussen klassieke bits en qubits. Credit: Zahid Hussain
Susskind komt daarom met een slimme oplossing: gebruik simulaties met kwantumcomputers om de verschillende kandidaten voor de kwantumtheorie van gravitatie te testen. De huidige computers zijn niet sterk genoeg om die simulaties uit te voeren, maar kwantumcomputers, die niet uitgaan van de standaard bits die 0 of 1 bedragen, maar van de qubits (of qbits), die zowel 0, 1 als een superpositie van 0 en 1 kunnen bedragen, kunnen dat wel. Dergelijke computers zijn er nog niet, maar er wordt over de hele wereld druk aan gewerkt. Vandaar dat Susskind die bouwers ook rechtstreeks aanspreekt, de titel van zijn artikel luidt niet voor niets ‘Dear Qubitzers, GR=QM‘. In de wereld der natuurkundebloggers is Susskind’s nieuwe slogan met veel scepsis ontvangen, maar anderen, met name de kwantumcomputerbouwers, zijn enthousiast.
Hieronder om af te sluiten een video met een presentatie van Susskind over GR=QM, waarin hij betoogt dat je met analoge kwantumsimulaties een echte theorie van de kwantumzwaartekracht tot stand kunt brengen, iets dat experimenteel niet lukt. Susskind hield de lezing begin vorige maand tijdens een workshop over ‘Quantum Information and Black Holes’ in Princeton, New Jersey.
Bron: Francis Naukas.
