Connect with us

Horoscopo

¿Qué hay dentro de un agujero negro? Físico investiga dualidad holográfica con computación cuántica para averiguarlo

Published

on

¿Qué hay dentro de un agujero negro?  Físico investiga dualidad holográfica con computación cuántica para averiguarlo

Amigo, ¿y si todo lo que nos rodea fuera solo un… holograma?

El hecho es que podría serlo, y un físico de la Universidad de Michigan usa[{» attribute=»»>quantum computing and machine learning to better understand the idea, called holographic duality.

Holographic duality is a mathematical conjecture that connects theories of particles and their interactions with the theory of gravity. This conjecture suggests that the theory of gravity and the theory of particles are mathematically equivalent: what happens mathematically in the theory of gravity happens in the theory of particles, and vice versa.

Both theories describe different dimensions, but the number of dimensions they describe differs by one. So inside the shape of a black hole, for example, gravity exists in three dimensions while a particle theory exists in two dimensions, on its surface—a flat disk.

To envision this, think again of the black hole, which warps space-time because of its immense mass. The gravity of the black hole, which exists in three dimensions, connects mathematically to the particles dancing above it, in two dimensions. Therefore, a black hole exists in a three dimensional space, but we see it as projected through particles.

Black Hole Matrix Model Simulations

Enrico Rinaldi, research scientist in the University of Michigan Department of Physics, is using two simulation methods to solve quantum matrix models which can describe what the gravity of a black hole looks like. In this image, a pictorial representation of curved space time connects the two simulation methods. On the bottom, a deep learning method is represented by graphs of points (neural network), while the quantum circuit method on top is represented by lines, squares and circles (qubits and gates). The simulation methods merge with each side of the curved space time to represent the fact that gravity properties come out of the simulations. Rinaldi is based in Tokyo and hosted by the Theoretical Quantum Physics Laboratory at the Cluster for Pioneering Research at RIKEN, Wako. Credit: Enrico Rinaldi/U-M, RIKEN and A. Silvestri

Some scientists theorize our entire universe is a holographic projection of particles, and this could lead to a consistent quantum theory of gravity.

READ  La NASA y SpaceX se retiran del lanzamiento de Dragon para estudiar el problema de la hidracina

“In Einstein’s General Relativity theory, there are no particles—there’s just space-time. And in the Standard Model of particle physics, there’s no gravity, there’s just particles,” said Enrico Rinaldi, a research scientist in the U-M Department of Physics. “Connecting the two different theories is a longstanding issue in physics—something people have been trying to do since the last century.”

In a study published in the journal PRX Quantum, Rinaldi and his co-authors examine how to probe holographic duality using quantum computing and deep learning to find the lowest energy state of mathematical problems called quantum matrix models.

These quantum matrix models are representations of particle theory. Because holographic duality suggests that what happens, mathematically, in a system that represents particle theory will similarly affect a system that represents gravity, solving such a quantum matrix model could reveal information about gravity.

For the study, Rinaldi and his team used two matrix models simple enough to be solved using traditional methods, but which have all of the features of more complicated matrix models used to describe black holes through the holographic duality.

“We hope that by understanding the properties of this particle theory through the numerical experiments, we understand something about gravity,” said Rinaldi, who is based in Tokyo and hosted by the Theoretical Quantum Physics Laboratory at the Cluster for Pioneering Research at RIKEN, Wako. “Unfortunately it’s still not easy to solve the particle theories. And that’s where the computers can help us.”

These matrix models are blocks of numbers that represent objects in string theory, which is a framework in which particles in particle theory are represented by one-dimensional strings. When researchers solve matrix models like these, they are trying to find the specific configuration of particles in the system that represent the system’s lowest energy state, called the ground state. In the ground state, nothing happens to the system unless you add something to it that perturbs it.

READ  ¿Cómo ver la foto de la NASA el día del nacimiento? Explicado

“It’s really important to understand what this ground state looks like, because then you can create things from it,” Rinaldi said. “So for a material, knowing the ground state is like knowing, for example, if it’s a conductor, or if it’s a superconductor, or if it’s really strong, or if it’s weak. But finding this ground state among all the possible states is quite a difficult task. That’s why we are using these numerical methods.”

You can think of the numbers in the matrix models as grains of sand, Rinaldi says. When the sand is level, that’s the model’s ground state. But if there are ripples in the sand, you have to find a way to level them out. To solve this, the researchers first looked to quantum circuits. In this method, the quantum circuits are represented by wires, and each qubit, or bit of quantum information, is a wire. On top of the wires are gates, which are quantum operations dictating how information will pass along the wires.

“You can read them as music, going from left to right,” Rinaldi said. “If you read it as music, you’re basically transforming the qubits from the beginning into something new each step. But you don’t know which operations you should do as you go along, which notes to play. The shaking process will tweak all these gates to make them take the correct form such that at the end of the entire process, you reach the ground state. So you have all this music, and if you play it right, at the end, you have the ground state.”

The researchers then wanted to compare using this quantum circuit method to using a deep learning method. Deep learning is a kind of machine learning that uses a neural network approach—a series of algorithms that tries to find relationships in data, similar to how the human brain works.

Neural networks are used to design facial recognition software by being fed thousands of images of faces—from which they draw particular landmarks of the face in order to recognize individual images or generate new faces of persons who do not exist.

READ  Una criatura marina blanda reescribe la ciencia

In Rinaldi’s study, the researchers define the mathematical description of the quantum state of their matrix model, called the quantum wave function. Then they use a special neural network in order to find the wave function of the matrix with the lowest possible energy—its ground state. The numbers of the neural network run through an iterative “optimization” process to find the matrix model’s ground state, tapping the bucket of sand so all of its grains are leveled.

In both approaches, the researchers were able to find the ground state of both matrix models they examined, but the quantum circuits are limited by a small number of qubits. Current quantum hardware can only handle a few dozens of qubits: adding lines to your music sheet becomes expensive, and the more you add the less precisely you can play the music.

“Other methods people typically use can find the energy of the ground state but not the entire structure of the wave function,” Rinaldi said. “We have shown how to get the full information about the ground state using these new emerging technologies, quantum computers, and deep learning.

“Because these matrices are one possible representation for a special type of black hole, if we know how the matrices are arranged and what their properties are, we can know, for example, what a black hole looks like on the inside. What is on the event horizon for a black hole? Where does it come from? Answering these questions would be a step towards realizing a quantum theory of gravity.”

The results, says Rinaldi, show an important benchmark for future work on quantum and machine learning algorithms that researchers can use to study quantum gravity through the idea of holographic duality.

Next, Rinaldi is working with Nori and Hanada to study how the results of these algorithms can scale to larger matrices, as well as how robust they are against the introduction of “noisy” effects, or interferences that can introduce errors.

Reference: “Matrix-Model Simulations Using Quantum Computing, Deep Learning, and Lattice Monte Carlo” by Enrico Rinaldi, Xizhi Han, Mohammad Hassan, Yuan Feng, Franco Nori, Michael McGuigan and Masanori Hanada, 10 February 2022, PRX Quantum.
DOI: 10.1103/PRXQuantum.3.010324

Rinaldi’s co-authors include Xizhi Han at Stanford University; Mohammad Hassan at City College of New York; Yuan Feng at Pasadena City College; Franco Nori at U-M and RIKEN; Michael McGuigan at Brookhaven National Laboratory and Masanori Hanada at University of Surrey.

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Horoscopo

El X-37B inicia una nueva maniobra espacial > Fuerza Espacial de Estados Unidos > Vista del artículo

Published

on

El X-37B inicia una nueva maniobra espacial > Fuerza Espacial de Estados Unidos > Vista del artículo

El vehículo de prueba orbital X-37B (OTV-7) comenzará a realizar una serie de nuevas maniobras, denominadas aerofrenado, para cambiar su órbita alrededor de la Tierra y eliminar de forma segura los componentes de su módulo de servicio de acuerdo con estándares reconocidos en mitigación de desechos espaciales. Desde el 28 de diciembre de 2023, la Fuerza Espacial de EE. UU., con el apoyo de la Oficina de Capacidades Rápidas de la Fuerza Aérea, ha estado realizando experimentos sobre los efectos de la radiación y probando tecnologías de concienciación del dominio espacial en una órbita altamente elíptica.

El uso de la maniobra de aerofreno (una serie de pasadas utilizando la resistencia de la atmósfera terrestre) permite a la nave espacial cambiar de órbita con un consumo mínimo de combustible. Una vez completada la maniobra de aerofrenado, la realizada durante sus seis misiones anteriores.






















Secretario de la Fuerza Aérea Frank Kendall dijo: “Esta serie de maniobras innovadoras y efectivas demuestra el compromiso de la Fuerza Espacial de lograr innovaciones revolucionarias mientras lleva a cabo misiones de seguridad nacional en el espacio. »


Esta es la primera vez que la Fuerza Espacial de EE. UU. y el X-37B intentan esta maniobra dinámica de aerofreno, basándose en seis misiones exitosas para operar el avión espacial de manera segura, así como décadas de lecciones generales aprendidas de la comunidad científica que lidera la Luna y Marte. misiones.

READ  Potencial de auroras boreales el sábado por la noche; Domingo ventoso y fresco


Jefe de Operaciones Espaciales General oportunidad Saltzman elogió al equipo por sus esfuerzos. “Esta maniobra, la primera de su tipo, del X-37B es un hito extremadamente importante para la Fuerza Espacial de los EE. UU. mientras buscamos aumentar nuestras capacidades y habilidad para desempeñarnos en este desafiante dominio. Este éxito es un testimonio de la dedicación y perseverancia del equipo”.


AFRCO ha gestionado el programa X-37B desde 2010. Se dedica a promover la próxima generación de capacidades espaciales reutilizables para la Fuerza Espacial de EE. UU.




Continue Reading

Horoscopo

La tormenta solar podría afectar las redes eléctricas mientras EE. UU. enfrenta grandes huracanes: NPR

Published

on

La tormenta solar podría afectar las redes eléctricas mientras EE. UU. enfrenta grandes huracanes: NPR

Esta fotografía proporcionada por la NASA, tomada por el Observatorio de Dinámica Solar, muestra una llamarada solar, el destello brillante en el centro de la imagen, el 3 de octubre de 2024.

Observatorio de Dinámica Solar/NASA vía AP/NASA


ocultar título

alternar título

Observatorio de Dinámica Solar/NASA vía AP/NASA

CABO CAÑAVERAL, Florida – Una severa tormenta solar se dirige hacia la Tierra y podría sobrecargar las redes eléctricas mientras Estados Unidos enfrenta consecutivamente grandes huracanes, dijeron el miércoles meteorólogos espaciales.

La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica emitió una alerta de tormenta geomagnética severa de jueves a viernes después de que se detectara una erupción solar a principios de esta semana. Una tormenta de este tipo podría interrumpir temporalmente la energía y las señales de radio.

La NOAA ha advertido a los operadores de plantas de energía y naves espaciales en órbita que tomen precauciones. También alertó a la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias sobre posibles cortes de energía, mientras la organización lidia con las devastadoras consecuencias del huracán Helene y se prepara para el huracán Milton a medida que avanza a través del Golfo de México desde Florida.

Los meteorólogos no esperan que la última tormenta solar supere a la que azotó la Tierra en mayo, la más fuerte en más de dos décadas. Pero no lo sabrán con certeza hasta que esté a sólo 1,6 millones de millas de distancia, donde la nave espacial podrá medirlo.

READ  Elegir el estilo de jardín adecuado suele estar motivado por el tiempo, el dinero y el espacio

Florida está lo suficientemente al sur como para evitar interrupciones de energía debido a la oleada solar a menos que sea mucho mayor, dijo el científico Rob Steenburgh del Centro de Predicción del Clima Espacial de la NOAA.

«Agrega un poco más al nivel de comodidad», dijo Steenburgh. «La razón por la que estamos aquí es para hacérselo saber para que puedan prepararse».

Los expertos están más preocupados por los posibles efectos en las redes eléctricas en las zonas afectadas por el huracán Helene hace dos semanas, dijo Shawn Dahl, meteorólogo espacial de la NOAA.

La tormenta también podría desencadenar auroras boreales en lugares tan al sur de los Estados Unidos como en el bajo Medio Oeste y el norte de California, aunque los lugares y horarios exactos son inciertos, según la NOAA. Se recuerda a los observadores del cielo que apunten sus teléfonos inteligentes hacia arriba para tomar fotografías; Los dispositivos a menudo pueden capturar auroras que los ojos humanos no pueden capturar.

La tormenta solar de mayo produjo auroras deslumbrantes en todo el hemisferio norte y no provocó grandes perturbaciones.

El sol está cerca del pico de su actual ciclo de 11 años, lo que desencadena toda la actividad solar reciente.

Continue Reading

Horoscopo

Una antigua galaxia en rotación que bate récords desafía las teorías de la evolución cósmica

Published

on

Una antigua galaxia en rotación que bate récords desafía las teorías de la evolución cósmica

La galaxia de disco giratorio más distante y, por tanto, más antigua jamás observada ha sorprendido a los astrónomos y podría desafiar nuestras teorías sobre la evolución galáctica. No sólo parece existir demasiado temprano en el cosmos para girar con fuerza, sino que la galaxia también muestra evidencia de brazos espirales similares a las galaxias «modernas» altamente evolucionadas como nuestra propia Vía Láctea.

La galaxia, llamada REBELS-25, se ve tal como era sólo 700 millones de años después del Big Bang, una época en la que los astrónomos esperaban que las galaxias fueran pequeñas y desordenadas. Fiel a su nombre, esta galaxia rebelde desafió esta tendencia al parecer ordenada en lugar de caótica.

REBELS-25 fue descubierto por un equipo de astrónomos utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un conjunto de 66 radiotelescopios ubicados en la región del desierto de Atacama en el norte de Chile.

La galaxia REBELS-25, la galaxia de disco giratorio más distante y antigua jamás vista. (Crédito de la imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al.)

«Basándonos en nuestra comprensión de la formación de galaxias, esperamos que la mayoría de las galaxias primitivas sean pequeñas y de apariencia desordenada», dijo Jacqueline Hodge, astrónoma de la Universidad de Leiden en los Países Bajos. dijo en un comunicado.

Continue Reading

Trending