Προσομοίωση "γέφυρας Einstein-Rosen" στον κβαντικό υπολογιστή Sycamore 2 της Google

Πηγή: https://www.nature.com/articles/s41586-022-05424-3.

Στις 30/11, μια ομάδα ερευνητών που προσομοίωσε μια «σκουληκότρυπα» στον κβαντικό υπολογιστή Sycamore 2 της Google, παρουσίασε τα αποτελέσματά της στο κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό “Nature”, σε μια ίσως ιστορική δημοσίευση που αξίζει να γράψουμε ένα ξεχωριστό άρθρο για αυτήν! Ας εξηγήσουμε όμως τι σημαίνουν όλα αυτά, με όσο γίνεται απλό και σύντομο τρόπο, και γιατί είναι σημαντικά.

«Σκουληκότρυπα» είναι ένας απλοϊκός όρος που χρησιμοποιείται συχνά σε ταινίες επιστημονικής φαντασίας (π.χ. Interstellar, Contact, κ.α.), για μια «γέφυρα Einstein – Rosen» (ER). Μια τέτοια «γέφυρα ER», της οποίας η ύπαρξη, αν και δεν έχει ανιχνευτεί μέχρι σήμερα, επιτρέπεται από τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας, μπορεί να συνδέει δυο απομακρυσμένα σημεία του δικού μας Σύμπαντος ή ένα σημείο του δικού μας Σύμπαντος με ένα σημείο σε άλλο Σύμπαν. Αποτελεί μια «χωροχρονική παράκαμψη», με αποτέλεσμα, αν κάποιος, υποθετικά, μπορούσε να ταξιδέψει μέσα από μια τέτοια «γέφυρα», θα έφτανε πολύ γρηγορότερα στον προορισμό του, από ό,τι μέσω της «συμβατικά γρηγορότερης» διαδρομής. Αυτού του είδους οι «γέφυρες» προτάθηκαν από τους Einstein και Rosen το 1935 και για αυτό έχουν και το όνομά τους.

Αυτό που επιχειρήθηκε (και στέφθηκε με επιτυχία) από τους ερευνητές, ήταν η προσομοίωση μιας τέτοιας «γέφυρας» στον κβαντικό υπολογιστή Sycamore 2 της Google. Εφόσον, φυσικά, δεν μπορούμε να επιχειρήσουμε να κατασκευάσουμε βαρυτικά μια αληθινή «σκουληκότρυπα» μέσω της σύνδεσης δυο μελανών οπών ή με άλλο αντίστοιχο τρόπο, μπορούμε να καταφύγουμε στο «κβαντικό ανάλογο» που είναι η κβαντική «διεμπλοκή» ή «σύζευξη» ή «σύμπλεξη» (quantum entanglement) δυο σωματιδίων. Γιατί μπορούμε να το κάνουμε αυτό;

Η κβαντική σύζευξη μεταξύ δυο σωματιδίων που συναποτελούν ένα κβαντικό σύστημα, συνίσταται στο ότι μοιράζονται πληροφορίες για την κατάστασή τους, ώστε ακόμη και αν τα απομακρύνει κάποιος σε τεράστιες αποστάσεις μεταξύ τους, τότε μετρώντας την κατάσταση του ενός, στιγμιαία γνωρίζει και την κατάσταση του άλλου. Περί αυτής της «στιγμιαίας μετάδοσης πληροφορίας» στην περίπτωση της κβαντικής σύζευξης, οι Einstein, Podolsky και Rosen (EPR, από τα αρχικά τους), έγραψαν ένα άρθρο, επίσης το 1935, το οποίο σκόπευε να επιχειρηματολογήσει εναντίον της, καταλήγοντας έτσι ότι η, σχετικά νέα τότε, θεωρία της Κβαντικής Μηχανικής είχε προβλήματα. Ωστόσο, ειρωνικά, κατάφερε το αντίθετο! Έτσι, ένα ζεύγος συζευγμένων σωματιδίων, αποκαλείται και «ζεύγος EPR».

78 έτη αργότερα, το 2013, οι διακεκριμένοι φυσικοί Susskind και Maldacena, σε μια, επίσης ιστορική, δημοσίευση κάνουν μια πρώτη «σύνδεση» ανάμεσα στην έννοια της «γέφυρας» μεταξύ 2 χωροχρονικών σημείων (γέφυρα ER) και σε εκείνη της «σύζευξης» μεταξύ 2 κβαντικών σωματιδίων (συζευγμένο ζεύγος EPR), μια ρηξικέλευθη ιδέα που, για απλότητα και συντομία, συμβολίζεται με την ισότητα: “ER = EPR”. Εν ολίγοις, οι χωροχρονικές «γέφυρες ER» και οι κβαντικές «γέφυρες» (η σύζευξη δηλαδή) ανάμεσα σε δυο κβαντικά συζευγμένα σωματίδια, είναι το ίδιο πράγμα, όπως ανέφερε και ο Susskind. Ουσιαστικά αποτελούν τις «δυο όψεις του ίδιου νομίσματος» σε διαφορετική κλίμακα, κάτι που στη Φυσική αποκαλείται δυϊσμός (duality, ενώ θα συναντήσετε και τον όρο holographic duality, δηλαδή ολογραφικός δυϊσμός, για το ίδιο πράγμα).

Βασιζόμενοι στα παραπάνω, και ιδιαίτερα στην τελευταία σύνδεση μεταξύ της Σχετικιστικής και της Κβαντομηχανικής έννοιας της «σύνδεσης» - «γέφυρας», το συμπέρασμα ήταν ότι «μεταξύ δυο κβαντικά συζευγμένων μελανών οπών, αναγκαστικά υπάρχει μια γέφυρα ER που τις συνδέει», ανοίγοντας έτσι ένα παράθυρο προς τη θεωρία της Κβαντικής Βαρύτητας. Σε αυτό το σκεπτικό, οι ερευνητές επιχείρησαν να φτιάξουν ένα κβαντικό σύστημα σε έναν κβαντικό υπολογιστή, που θα ήταν μαθηματικά ισοδύναμο με μια «γέφυρα ER» (μέσω της έννοιας του δυϊσμού που προαναφέρθηκε). Αυτό πέτυχε και αποτελεί την πρώτη πειραματική επίδειξη της ισότητας “ER = EPR”! Το πείραμα έγινε με τη χρήση νευρωνικού δικτύου το οποίο προσομοίωσε όλα τα απαραίτητα φυσικά χαρακτηριστικά μιας «γέφυρας ER» (σταθεροποιημένης από παλμούς «αρνητικής ενέργειας»* στα πλαίσια του πρωτοκόλλου τηλεμεταφοράς που πρότειναν οι Gao και Jafferis το 2019) και ανιχνεύθηκε η επιτυχής διέλευση του «μηνύματος», χωρίς παραμόρφωση, από τη μία άκρη της «γέφυρας» στην άλλη.

*Η «αρνητική» ύλη και ενέργεια, δεν έχουν σχέση με τη «σκοτεινή» ύλη και ενέργεια. Περί «αρνητικής» ύλης και ενέργειας βλέπε τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» με σχήματα και παραδείγματα. 

------------------------------------------------

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://www.nature.com/articles/s41586-022-05424-3 και περισσότερα: https://www.nature.com/articles/d41586-022-04201-6

Πρωτόκολλο τηλεμεταφοράς μέσω «γέφυρας ER», 2019: https://arxiv.org/abs/1911.07416

Δημοσιευμένη Έρευνα (Maldacena – Susskind “ER = EPR”, 2013): https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/prop.201300020

Δημοσιευμένη Έρευνα, Einstein – Rosen (ER) 1935: https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.48.73

Δημοσιευμένη Έρευνα, Einstein – Podolsky – Rosen (EPR) 1935: https://cds.cern.ch/record/405662/files/PhysRev.47.777.pdf

Περισσότερες λεπτομέρειες για όλα τα συναρπαστικά αυτά θέματα (αρνητική ύλη και ενέργεια, γέφυρες ER, θεωρητικές δυνατότητες για ταξίδια στον χρόνο, και πολλά άλλα) με σχήματα και λεπτομερείς εξηγήσεις, στον τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδααποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

------------------------------------------------

*Δείτε ΟΛΑ μας τα βιβλία, τόσο για το ευρύ κοινό, όσο και τις τεχνικές εκδόσεις για τους φοιτητές, μαζί με τα περιεχόμενά τους, τις τιμές και περισσότερες λεπτομέρειες, εδώ: https://doudoulakis2.blogspot.com/

Μπορείτε να τα αποκτήσετε με έκπτωση και χωρίς έξοδα αποστολής από τη σελίδαμας! Ρωτήστε μας! (Τα έσοδα από τα βιβλία μας, χρησιμοποιούνται για τηδημιουργία και έκδοση νέων βιβλίων με στόχο τη διάδοση της γνώσης στηνκοινωνία).

**Κάθε βδομάδα, χειμώνα – καλοκαίρι, ανελλιπώς, είμαστε κοντά στους φίλους μας, με τουλάχιστον 3 αναρτήσεις, που αφορούν επιστημονικές ανακαλύψεις, τεχνολογικές προόδους αλλά και με άρθρα γνώσης. Όλη αυτή η γνώση, μπορεί να βρεθεί στο αρχείο αναρτήσεων: https://fkp2100.blogspot.com/

------------------------------------------------ 

Αργοπορημένο φθινόπωρο και αυτό για λίγο

Τελευταία ενημέρωση / Last update: 8.11.2022, 1530.

 

Μετά από 2 μήνες ζέστης, ανομβρίας και αδιάφορου καιρού, μας απασχόλησε ένα οργανωμένο σύστημα από τα δυτικά, για το οποίο, ορθώς εκδόθηκε έκτακτο δελτίο. Άλλωστε μην ξεχνάμε ότι βρισκόμαστε στην περίοδο (μέσα Οκτώβρη - τέλη Νοέμβρη) όπου παραδοσιακά σημειώνονται οι ισχυρότερες καταιγίδες του έτους, ενώ έχει προηγηθεί και ένα διάστημα ζέστης με το θερμόμετρο να δείχνει ως και 28 βαθμούς στο Λεκανοπέδιο.

Στους ακόλουθους χάρτες βλέπουμε τα μέτωπα που θα μας απασχολούσαν από το βράδυ στις 5/11 ως και τα ξημερώματα στις 7/11.

Πηγή: https://www.metoffice.gov.uk/.

Παρατίθεται και το μετεώγραμμα με βάση το τρέξιμο της 5/11 12Ζ.

Πηγή: https://www.wetterzentrale.de/.

Σάββατο βράδυ λίγο μετά τις 12 είχαμε προμετωπικά φαινόμενα με μια ισχυρή καταιγίδα να αναπτύσσεται ταχύτατα. Παρουσίαζε έναν διακριτό χαλαζοπυρήνα που έλαμπε καταπράσινος σε αστραπές σε εκείνη την περιοχή του νέφους. Το χαλάζι που έπεσε σε πολλές Δ/ΝΔ περιοχές δεν αποτελεί έκπληξη λοιπόν. Πολλοί κεραυνοί ταυτόχρονα στον Πειραιά αρχικά και στη συνέχεια γρήγορα προς το κέντρο. Μεγάλες ραγδαιότητες κυρίως στα Δ/ΝΔ του Λεκανοπεδίου.

Και εδώ ένας κεραυνός στα 300 m το πολύ από μένα.

Φωτογραφία του Δημήτρη Σαγιάκου με την Ακρόπολη! (πατήστε στο f για να μεταφερθείτε στη δημοσίευσή του στο facebook):

Στη συνέχεια, ακολούθησε ποτιστική βροχή με εξάρσεις ως τις 6-7 το πρωί της Κυριακής. Το μεσημέρι υπήρξε άλλη μία καταιγίδα. Φωτογραφία από τον Γιάννη Μάνεση (πατήστε στο f για να μεταφερθείτε στη δημοσίευσή του στο facebook):

Αυτή ακολουθήθηκε από κάποια οπτικά όπως άλω και παρήλιο, μετά το πέρας της.

Το βράδυ της ίδιας μέρας, ακολούθησε σόου κεραυνών στον Σαρωνικό και προς τις Κυκλάδες. Εδώ βλέπουμε την εικόνα από το ραντάρ του ΕΑΑ, πάνω από την Αίγινα γύρω στις 9.

Ορισμένοι κεραυνοί "κάηκαν" αναπόφευκτα λόγω των βροχοκουρτίνων.

Ακολουθεί ένα βίντεο σε 4Κ από τον αρχικό πυρήνα της Κυριακής το βράδυ, προς την Αίγινα.

Εδώ, φωτογραφίες του Δημήτρη Σαγιάκου από τη νύχτα της 6/11 στον Σαρωνικό (πατήστε στο f για να μεταφερθείτε στη δημοσίευσή του στο facebook):

Και εδώ του Γιάννη Μάνεση, μέσα από την Αθήνα (πατήστε στο f για να μεταφερθείτε στη δημοσίευσή του στο facebook):

Εντυπωσιακές φωτογραφίες και από τον Χρήστο Παπασούλη: 

 =============================================================

Τελευταίο δεκαήμερο Αυγούστου όπως παλιά...

 Τελευταία ενημέρωση / Last update: 17.10.2022

--------------------------------------------------------------------------

Πιο παλιά, όταν ακόμη και γω ήμουν μικρός (Δημοτικό, Γυμνάσιο), το τελευταίο δεκαήμερο του Αυγούστου ήταν συνυφασμένο με την επιστροφή στο Φθινόπωρο. Διαταραχές όπως αυτή που βιώσαμε φέτος, "δρόσιζαν" τις μέρες και τις νύχτες μας και μας έβαζαν στο κλίμα της επιστροφής από τις διακοπές. Οι μέγιστες θερμοκρασίες έπεφταν κάτω από τους 30 πριν βγει ο Αύγουστος. Τότε ήταν κάτι συνηθισμένο. Για αυτό και ο τίτλος.

Για να δούμε τι έγινε στο λεκανοπέδιο Αττικής την περίοδο από τη Δευτέρα 22/8 μέχρι και την Τετάρτη 31/8. Τα προγνωστικά στοιχεία των μοντέλων συνηγορούσαν ως προς την εκδήλωση καταιγίδων 22-26/8 και ίσως και 27/8, με τα ισχυρότερα φαινόμενα να φαίνονται για 23, 24 και 25/8 (Τρίτη, Τετάρτη και Πέμπτη). Η αστάθεια θα παρέμενε πιο περιορισμένη και τις επόμενες μέρες ως το τέλος του μήνα. Αιτία για αυτό, μια αποκομμένη, σχετικά αβαθής λίμνη στη μέση τροπόσφαιρα, η οποία όμως είναι αρκετή το καλοκαίρι, για να προκαλέσει έντονη αστάθεια. Μάλιστα είχαν προηγηθεί και υψηλές θερμοκρασίες (18-21/8, στο λεκανοπέδιο είχαμε μέγιστες κοντά στους 39 βαθμούς).

Ακολουθεί ενδεικτικά, ο χάρτης στο ισοβαρικό επίπεδο των 500 hPa, με την αποκομμένη "ψυχρή λίμνη" να βρίσκεται πάνω από την ελληνική επικράτεια.

Πηγή: https://www.meteociel.fr/.

Επίσης, ακολουθεί το προγνωστικό μετεώγραμμα με βάσει το μοντέλο GFS, για την περιοχή του λεκανοπεδίου.

Τα πράγματα συνέβησαν, σε γενικές γραμμές, ως αναμένονταν. Τη Δευτέρα 22/8, επηρεάστηκε κυρίως το βόρειο λεκανοπέδιο με καταιγίδες, πρώτα στην περιοχή της Πάρνηθας και μετά προς την Πεντέλη και τον Υμηττό. Επηρεάστηκαν και οι αντίστοιχες περιοχές του λεκανοπεδίου. Σταθμοί του βόρειου λεκανοπεδίου έγραψαν ως 50 mm σε λίγη ώρα. Οι κεντρικές περιοχές επηρεάστηκαν ελάχιστα υετικά. Φωτογραφίες από το κέντρο κοιτώντας προς το βόρειο λεκανοπέδιο, ακολουθούν.

Το outflow από το microburst, με Κυψέλη, Γαλάτσι, Πατήσια, Ν.Φιλαδέλφεια σε πρώτο πλάνο.

Η Τρίτη 23/8 ήταν μια πλούσια μέρα για την Αττική. Ξεκίνησε με καταγραφή σίφωνα θαλάσσης προς την περιοχή της Μακρονήσου, το πρωί, από τον Θάνο Μανώλη (ακόλουθη φωτογραφία).

Στη συνέχεια, εκδηλώθηκε σίφωνας ξηράς ο οποίος καταγράφηκε πάλι από τον Θάνο Μανώλη (ακόλουθη φωτογραφία) στην περιοχή των Μεσογείων.

Περισσότερα για αυτόν τον σίφωνα, από τη δημοσίευση του Θάνου Μανώλη στο Facebook (πατήστε πάνω στο f)

Η περιοχή που σημειώθηκε ο σίφωνας ξηράς, μοιάζει να βρίσκεται στη "μύτη" ενός hook echo.

Πηγή: https://www.windy.com.

Την Τρίτη επηρεάστηκαν περισσότερο τα κεντρικά τμήματα, με περιοχές του κέντρου να βλέπουν πάνω από 40 mm υετού σε λίγη ώρα. Φωτογραφίες από αυτή τη μέρα.

Κάποιοι όμορφοι ιριδισμοί (μη-ολοκληρωμένη ηλιακή "κορώνα") το μεσημέρι πριν την εκδήλωση της καταιγίδας.

Επίσης, και πάλι υπήρχε εντυπωσιακό outflow από το microburst κατά τη διάρκεια της καταιγίδας.

Και εδώ ένα χαρακτηριστικό βίντεο από αυτό.

Το βράδυ της Τρίτης, σημειώθηκαν καταιγίδες προς Σαλαμίνα και Αίγινα.

Την Τετάρτη 24/8, σημειώθηκαν ισχυρές καταιγίδες στο κέντρο. Το επίκεντρο φαίνεται να ήταν πέριξ των Τουρκοβουνίων. Τα αναλογικά βροχόμετρα στην Κυψέλη, στο σταθμό μου, κατέγραψαν 62 mm ως ημερήσιο υετό. Ακολουθεί ενδεικτικό βίντεο από τον Λυκαβηττό.

Επίσης, δείτε τις ακόλουθες εντυπωσιακές φωτογραφίες του Χρήστου Παπασούλη από το Χαϊδάρι (ληφθείσες στις 23 και 24/8), με κεραυνούς να χτυπούν, εκτός των άλλων και σε δέντρα, κοντά στο σημείο που κατέγραφε! 

Την Πέμπτη 25/8, άλλη μια ισχυρή καταιγίδα επηρεάζει κεντρικές και δυτικές περιοχές του λεκανοπεδίου. Ακολουθούν κάποιες φωτογραφίες.

Και κάποια πλάνα το απόγευμα, μετά το πέρασμα της καταιγίδας.

Και ένα βίντεο με κοντινό κεραυνό (~400 m από εμένα).

Την Παρασκευή 26/8 και το Σάββατο 27/8, σημειώθηκαν διάσπαρτες καταιγίδες (και εντός λεκανοπεδίου) από συγκλίσεις κυρίως (26) και μια ασθενική SWT (27), καθώς η ψυχρή λίμνη αποχώρησε σταδιακά ανατολικότερα.

Τέλος, την Τετάρτη 31/8, σημειώθηκαν καταιγίδες βορείως του κέντρου, στο βόρειο λεκανοπέδιο. Εδώ βλέπουμε έναν Bolt from the blue από αυτήν την ημέρα.

Μέσα σε αυτές τις ημέρες, ο σταθμός της Κυψέλης κατέγραψε 85 mm, κάτι που αποτελεί ρεκόρ τουλάχιστον 15ετίας (ο σταθμός έχει λεπτομερή δεδομένα από το 2009). 

Ο Αύγουστος 2022 κατέγραψε λοιπόν 7 μέρες καταιγίδας, εκ των οποίων οι 6 συνεχόμενες, κάτι ιδιαίτερα σπάνιο.

Οι ισχυρότεροι δείκτες αστάθειας, βάσει ραδιοβόλησης Ελληνικού ήταν στις 23/8 με CAPE: 4000 J/kg και LI: -11 C. (Εξαιρείται η 27/8 που είχε ακόμη μεγαλύτερο CAPE αλλά εντελώς ξηρό στρώμα πάνω από τα 700 hPa ελεώ Δ και ΝΔ ισχυρού).

Πηγή: http://rawinsonde.com/.

-----------------------------------------------------------------------------