Физики и математики долго искали Theory of Everything (ToE), который объединяет Общую теорию относительности и квантовую механику. Общая теория относительности объясняет силу тяжести и крупномасштабные явления, такие как динамика звезд и галактик во вселенной, в то время как квантовая механика объясняет микроскопические явления от субатомного до молекулярных весов.Голографический принцип широко рассматривается как существенная особенность успешной Теории Всего. Голографический принцип указывает, что сила тяжести в трехмерном объеме может быть описана квантовой механикой на двумерной поверхности, окружающей объем.
В частности, три измерения объема должны появиться из двух размеров поверхности. Однако понимание точной механики для появления объема от поверхности было неуловимо.Работа, объявляющая об открытии Ирози Оогури, Научным руководителем в Kavli IPMU Токийского университета, с математиком Калифорнийского технологического института Матильде Марколли и аспирантами Дженнифер Лин и Богданом Стойкой, будет опубликована в Physical Review Letters как Предложение Редакторов «для потенциального интереса к представленным результатам и на успехе бумаги в передавании ее сообщения, в особенности читателям от других областей».
Теперь, Ooguri и его сотрудники нашли, что квантовая запутанность – ключ к решению этого вопроса. Используя квантовую теорию (который не включает силу тяжести), они показали, как вычислить плотность энергии, которая является источником гравитационных взаимодействий в трех измерениях, используя квантовые данные о запутанности по поверхности.
Это походит на условия диагностирования в Вашем теле, смотря на изображения рентгена на двумерных листах. Это позволило им интерпретировать универсальные свойства квантовой запутанности как условия на плотности энергии, которая должна быть удовлетворена любой последовательной квантовой теорией силы тяжести, без на самом деле явно включая силу тяжести в теории.
Важность квантовой запутанности была предложена прежде, но ее точная роль в появлении пространства-времени не была ясна до новой статьи Ooguri и сотрудников.Квантовая запутанность – явление, посредством чего квантовые состояния, такие как вращение или поляризация частиц в различных местоположениях не могут быть описаны независимо. Измерение (и следовательно действующий на) одна частица должна также действовать на другой, что-то, что Эйнштейн назвал «жуткое действие на расстоянии».
Работа Ooguri и сотрудников показывает, что эта квантовая запутанность производит дополнительные размеры гравитационной теории.«Было известно, что квантовая запутанность связана с глубокими проблемами в объединении Общей теории относительности и квантовой механики, такими как парадокс информации о черной дыре и парадокс брандмауэра», говорит Ирози Оогури. «Наша статья проливает новый свет на отношение между квантовой запутанностью и микроскопической структурой пространства-времени явными вычислениями.
Интерфейс между квантовой силой тяжести и информатикой становится все более и более важным для обеих областей. Я сам сотрудничаю со специалистами в области информатики, чтобы преследовать эту линию исследования далее».