Wetenschappers hebben baanbrekend onderzoek op het gebied van kwantumberekening en kwantumtechnologie gebruikt om een ​​radicaal nieuwe benadering te ontwikkelen om te bepalen hoe ons universum op het meest fundamentele niveau werkt.

Een internationaal team van experts, geleid door de Universiteit van Nottingham, hebben aangetoond dat alleen kwantum en niet klassieke zwaartekracht kan worden gebruikt om een ​​bepaald informatica-ingrediënt te creëren dat nodig is voor kwantumberekening. Hun onderzoek "Niet-Gaussianiteit als een handtekening van een kwantumtheorie van de zwaartekracht" is vandaag gepubliceerd in PRX Quantum .

Dr. Richard Howl leidde het onderzoek tijdens zijn tijd aan de University of Nottingham's School of Mathematics, hij zei:"Al meer dan honderd jaar, natuurkundigen hebben geworsteld om te bepalen hoe de twee fundamentele theorieën van de wetenschap, kwantumtheorie en algemene relativiteitstheorie, die respectievelijk microscopische en macroscopische verschijnselen beschrijven, zijn verenigd in een enkele overkoepelende natuurtheorie.

Gedurende deze periode, ze hebben twee fundamenteel tegengestelde benaderingen bedacht, 'kwantumzwaartekracht' en 'klassieke zwaartekracht' genoemd. Echter, een compleet gebrek aan experimenteel bewijs betekent dat natuurkundigen niet weten welke benadering de overkoepelende theorie eigenlijk kiest, ons onderzoek biedt een experimentele benadering om dit op te lossen."

Dit nieuwe onderzoek, dat is een samenwerking tussen experts in quantum computing, kwantumzwaartekracht, en kwantumexperimenten vinden een onverwacht verband tussen de velden van kwantumcomputing en kwantumzwaartekracht en gebruiken dit om een ​​manier voor te stellen om experimenteel te testen dat er kwantum is en geen klassieke zwaartekracht. Het voorgestelde experiment omvat het afkoelen van miljarden atomen in een bolvormige val van millimeters tot extreem lage temperaturen, zodat ze een nieuwe fase van materie binnengaan, een Bose-Einstein-condensaat genoemd, en beginnen zich te gedragen als een enkele grote, kwantum atoom. Op dit "atoom" wordt vervolgens een magnetisch veld aangelegd, zodat het alleen zijn eigen zwaartekracht voelt. Met dit alles op zijn plaats, als het enkele zwaartekrachtatoom het belangrijkste ingrediënt aantoont dat nodig is voor kwantumberekening, die merkwaardig wordt geassocieerd met "negatieve waarschijnlijkheid, "De natuur moet de kwantumzwaartekrachtbenadering volgen.

Dit voorgestelde experiment maakt gebruik van de huidige technologie, omvat slechts een enkel kwantumsysteem, het graviterende "atoom, " en vertrouwt niet op veronderstellingen met betrekking tot de plaats van de interactie, waardoor het eenvoudiger is dan eerdere benaderingen en mogelijk de levering van de eerste experimentele test van kwantumzwaartekracht bespoedigt. Natuurkundigen zouden dan na meer dan honderd jaar onderzoek, eindelijk informatie hebben over de echte overkoepelende, fundamentele theorie van de natuur.

Dr. Marios Christodoulou, van de Universiteit van Hong Kong die deel uitmaakte van de samenwerking, toegevoegd:"Dit onderzoek is bijzonder opwindend omdat het voorgestelde experiment ook zou aansluiten bij het meer filosofische idee dat het universum zich gedraagt ​​​​als een immense kwantumcomputer die zichzelf berekent, door aan te tonen dat kwantumfluctuaties van ruimtetijd een enorme natuurlijke hulpbron zijn voor kwantumberekening."