ENGINEERINGNET.BE - Deze perspectiefwisseling kwam voort uit de ontdekking dat een groot aantal zuiver quantummechanische systemen, waarin zwaartekracht dus geen rol speelt, onverwacht zijn te beschrijven met dezelfde wiskunde als theorieën van quantummechanica en zwaartekracht.
Men kan nu de verborgen quantumzwaartekrachtstheorie tevoorschijn toveren door nauwkeurig te bestuderen hoe informatie daarover gecodeerd is in het zuiver quantummechanische systeem.
Een bijzonder interessante vraag daarbij is hoe bekende objecten in de quantumzwaartekrachtstheorie, zoals zwarte gaten, zijn te beschrijven in de taal van het quantummechanische model.
Natuurkundige Michael Walter van de Universiteit van Amsterdam en vijf collega’s van de universiteiten van Stanford, Caltech, Harvard en Brandeis in de VS beschrijven een wiskundige constructie voor deze vertaalslag.
Met behulp van technieken die oorspronkelijk werden ontwikkeld om ruis in de verwerking van quantuminformatie te onderdrukken, construeren ze een ‘communicatiekanaal’ waarin objecten aan de quantumzwaartekrachtkant ingevoerd kunnen worden, en dat de overeenkomstige objecten aan de zuiver quantummechanische kant uitvoert.
Een unieke uitdaging voor dit vertalingsprotocol is dat objecten uit het quantumzwaartekrachtsmodel gecodeerd worden op een manier die ‘dubbelop’ is in de quantumtheorie: er is overbodige informatie aanwezig.
Zelfs als een deel van de quantummechanische informatie gewist wordt, is het soms nog steeds mogelijk om de informatie over objecten in de quantumzwaartekracht volledig te herstellen.
De onderzoekers construeren een ‘herstelfunctie’ die laat zien hoe quantumzwaartekrachtsinformatie is te herstellen als een deel van de overbodige quantuminformatie wordt gewist.
Aangezien de mogelijkheid om heen en weer te vertalen tussen verschillende equivalente beschrijvingen van quantumzwaartekrachtsobjecten ten grondslag ligt aan veel van de recente ontwikkelingen in dit vakgebied, kan dit nieuwe ‘communicatiekanaal’ een nuttig gereedschap blijken voor toekomstig onderzoek.
De tekening schetst het wiskundige “communicatiekanaal” tussen de theorie van quantumzwaartekracht (weergegeven als het gebied binnen de cirkel) en de zuiver quantummechanische theorie (de cirkel zelf).
