Теоретики и экспериментаторы из нескольких стран объединили усилия, чтобы исследовать применимость квантовых симуляторов для вычисления амплитуд в петлевой квантовой гравитации. Они провели серию экспериментов, которая показала, что линейный фотонный процессор способен описать свойства 4-симлекса — базового элемента спиновой пены, возникающего в ряде модификаций теории. Масштабируемость фотонных процессоров поможет в будущем симулировать более сложные задачи, например, черные дыры.

Исследование опубликовано в npj Quantum Information.

Объединение квантовой механики и теории относительности — важнейшая физическая проблема современности. Теоретики пытаются сделать это разными способами, наиболее популярные из которых — теория струн и петлевая квантовая гравитация. В обоих случаях вычисления часто упираются в большую сложность уравнений, которая не под силу существующим компьютерам.

Большие надежды физики связывают с квантовыми симуляторами — устройствами или системами, чье поведение носит квантовый характер и математически похоже на поведение той системы, которую требуется изучить. Например, растяжение бозе-конденсата из холодных атомов напоминает расширение Вселенной, в которой удалось увидеть аналог сахаровских осцилляций. А совсем недавно американские физики использовали сверхпроводящий квантовый компьютер для симуляции прохождения информации через кротовую нору (впрочем, на это исследование уже успела сформироваться «критика»https://www.newscientist.com/article/2361594-googles-quantum-computer-simulation-of-a-wormhole-may-not-have-worked/).

Физики из Германии, Китая, Нидерландов и США под руководством Лиора Коэна (Lior Cohen) сделали попытку применить к этой проблеме фотонные устройства.