用于模拟量子引力的理论图示：晶格模拟弯曲的时空 - 在边界附近，由于曲率，晶格更密集。本体中相互作用的电信号（黄线、红线和蓝线）模拟了引力动力学。本体和外边界处的动力学彼此对应。它们与 AdS/CFT 的对应关系一致。图片来源：Erdmenger/JMU，Böttcher/阿尔伯塔省
引力对物理学家来说不再是一个谜——至少在长距离方面是这样。多亏了科学，我们可以计算行星的轨道，预测潮汐，并精确地将火箭送入太空。然而，引力的理论描述在最小粒子的水平上达到了极限，即所谓的量子水平。
“要解释大爆炸或黑洞内部，我们必须了解引力的量子特性，”德国巴伐利亚维尔茨堡大学 （JMU） 理论物理学 III 主席 Johanna Erdmenger 教授解释说。
“在非常高的能量下，经典的万有引力定律会失效。因此，我们的目标是为开发能够在所有尺度（包括量子水平）上解释引力的新理论做出贡献。
量子引力的中心理论AdS/CFT 对应关系是量子引力的核心理论，在新模型的开发中发挥着重要作用。它指出，高维空间中的复杂引力理论可以用该空间边界处的更简单的量子理论来描述。
AdS 代表 Anti-de-Sitter，这是一种特殊类型的时空，它像双曲线一样向内弯曲。CFT 代表共形场论，它描述了在所有空间距离上属性相同的量子物理系统。
“乍一听这听起来很复杂，但很容易解释，”Erdmenger 说。“AdS/CFT 对应使我们能够使用更简单的数学模型来理解困难的引力过程，例如量子世界中存在的引力过程。它的核心是一个弯曲的时空，可以将其视为一个漏斗。
“通信指出，漏斗边缘的量子动力学必须与内部更复杂的动力学相对应——类似于钞票上的全息图，即使它本身只是二维的，它也会生成三维图像。
在实验室中实现引力动力学的概念验证Erdmenger 和她的团队现在开发了一种方法，可以实验测试以前未经证实的 AdS/CFT 对应关系的预测。分支电路用于模拟弯曲的时空 - 电路各个分支点的电信号对应于在时空不同点发现的引力动力学。
该研究发表在《物理评论快报》杂志上。
研究团队的理论计算表明，在所提出的电路中，模拟时空边缘的动力学也对应于内部的动力学，因此电路可以实现对 AdS/CFT 对应关系的中心预测。
下一步，维尔茨堡研究团队现在计划将研究中描述的实验装置付诸实践。除了引力研究的重大进步外，这还可能导致技术创新。
“我们的电路还开辟了新的技术应用”，Erdmenger 解释说。“基于量子技术，它们有望以更少的损耗传输电信号，因为模拟的太空曲率束并稳定了信号。例如，这将是人工智能神经网络中信号传输的突破。
更多信息：Santanu Dey 等人，在双曲晶格上模拟全息共形场理论，物理评论快报（2024 年）。DOI：10.1103/PhysRevLett.133.061603。在 arXiv 上： DOI： 10.48550/arxiv.2404.03062
期刊信息： Physical Review Letters ， arXiv
