О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

В отличие от двоичных битов обычной информации, которые могут быть нулями или единицами, кубиты состоят из квантовых частиц, которые могут быть в одно и то же время в суперпозиции нуля и единицы. Когда индивидуальные кубиты взаимодействуют, их возможные состояния становятся запутанными, и шансы каждого из них получить значение нуля и единицы прямо зависят от шансов всех остальных. Их запутанность означает, что, если бы вы измерили состояния некоторых кубитов, вы также могли бы что-то узнать об их запутанных партнерах, даже когда эти партнеры находятся далеко. Очевидно, что запутанность большего и большего числа кубитов экспоненциально увеличивает число одновременных возможностей – это-то и делает квантовые компьютеры теоретически такими мощными. Распределенный характер хранения информации при квантовой запутанности помогает компенсировать тот факт, что индивидуальные кубиты исключительно уязвимы для ошибок, – это составляет главную трудность при построении квантовых компьютеров. Самые слабые магнитные поля или электромагнитные импульсы могут заставить кубиты переворачиваться и сорвать вычисления. Поэтому квантовые инженеры предпочитают работать с пространственно распределенными, запутанными кубитами; они разрабатывают специальные схемы на основе взаимозаменяемости, чтобы защитить квантовую информацию от потери, даже когда индивидуальные кубиты повреждены. По сути, одно из основных направлений в гонке «кто быстрее построит квантовый компьютер» – это составление исправляющих ошибки программ, способных справиться с обескураживающе высоким процентом ошибок в физических кубитах.

А ведь это и правда впечатляющий поворот событий – что, пока суд да дело, после голографической революции, охватившей теоретическую физику, струнные теоретики начали разрабатывать свои собственные квантовые программы исправления ошибок – чтобы конструировать пространство-время! На деле способ, которым внутреннее пространство-время проецируется в голографические дуальности, довольно сильно напоминает высокоэффективную квантовую программу исправления ошибок. Это обстоятельство могло бы объяснить, как пространство-время приобретает присущую ему устойчивость, даром что оно соткано из столь хрупких и ненадежных квантовых материй. Некоторые теоретики зашли так далеко, что даже предположили: пространство-время и есть квантовая программа. Они представляют голограмму с более низким числом измерений как некий вид исходной программы, действующей в огромной сети взаимосвязанных квантовых частиц, обрабатывающей информацию и в ходе этого генерирующей тяготение и все остальные знакомые нам физические явления. С их точки зрения Вселенная есть разновидность процессора, обрабатывающего квантовую информацию. Такое видение мира на волосок от идеи, что мы «живем в симуляции».

Голография рисует нам Вселенную, находящуюся в процессе непрерывного творения. Как если бы существовала программа, действующая на бесчисленных запутанных кубитах, которая реализует и обуславливает физическую реальность; и именно эту реальность мы и воспринимаем как течение времени. В этом смысле голография помещает истинное начало Вселенной в отдаленное будущее – ведь только далекое будущее могло бы раскрыть нам эту голограмму во всем ее великолепии.

А как с далеким прошлым? Как вневременная космология представляет себе происхождение времени? Вообразим, что завтрашние теоретики идентифицировали голограмму, которая соответствует нашей расширяющейся Вселенной, и мы вот-вот прочтем ее с AdS – QFT словарем в руках, путешествуя назад во времени. Что бы мы нашли, пройдя весь этот путь и опустившись на самое дно пространства-времени?

Мы отправляемся в прошлое голографической космологии, вооружившись чем-то вроде размытой голограммы. Это вроде обратного зума, постепенного уменьшения размеров. Вспомним, что в дуализме Малдасены мы движемся глубже во внутреннюю область AdS, рассматривая все более крупный масштаб на поверхностной голограмме. Объекты, расположенные в самом центре AdS, голографически закодированы как дальние корреляции поперек всей голограммы. Похожим образом голограмма расширяющейся Вселенной записывает далекое прошлое в кубиты, разнесенные на огромные расстояния в поверхностном мире. Мы движемся все дальше в прошлое – по направлению к центру диска на рис. 57, – снимая, как шелуху, на голограмме слой информации за слоем, пока у нас не остается только несколько далеко разбросанных запутанных кубитов. С голографической точки зрения, самые ранние моменты Вселенной определенно самые жуткие из всех. Наконец, у нас заканчиваются запутанные биты. Это, выходит, и было бы начало времени[200].