บาคาร่าเว็บตรง นักดาราศาสตร์ในสหรัฐฯ พบหลักฐานที่แน่ชัดว่าเครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงของ LIGO–Virgo มองเห็นหลุมดำคู่หนึ่งที่มีวงโคจรประหลาดมาก ทีมงานที่นำโดยRichard O’Shaughnessyจาก Rochester Institute of Technology ได้ค้นพบหลังจากดำเนินการจำลองแบบต่างๆ มากมาย ซึ่งพวกเขาเคยสร้างรูปคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากการควบรวมกิจการซึ่งพบเห็นในปี 2019
ผลลัพธ์ของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าการควบรวมกิจการ
เป็นผลมาจากการเผชิญหน้าโดยบังเอิญระหว่างสองหลุมดำในกระจุกดาวหนาแน่นทฤษฎีวิวัฒนาการดาวฤกษ์ล่าสุดกำหนดขีดจำกัดมวลดวงอาทิตย์ประมาณ 50 เท่าของมวลหลุมดำที่เกิดจากซุปเปอร์โนวา อย่างไรก็ตาม หลุมดำที่สังเกตได้ไม่ทั้งหมดดูเหมือนจะปฏิบัติตามกฎนี้ ในปี 2019 หอสังเกตการณ์ LIGO–Virgo ตรวจพบGW190521 : สัญญาณคลื่นโน้มถ่วงที่สร้างขึ้นโดยหลุมดำคู่ขนาดใหญ่ที่สุดที่สำรวจพบจนถึงปัจจุบัน โดยแต่ละหลุมวัดมวลมากกว่า 70 เท่าของดวงอาทิตย์
เพื่ออธิบายว่าทำไมวัตถุที่มีน้ำหนักมากเหล่านี้จึงอยู่เหนือขีดจำกัดมวลที่ปรากฏ นักดาราศาสตร์บางคนกล่าวว่าพวกมันอาจเป็นหลุมดำยุคที่สอง ซึ่งตัวมันเองสร้างขึ้นโดยการรวมตัวของหลุมดำ หลังจากนั้น ร่างกายทั้งสองอาจติดอยู่ในแรงโน้มถ่วงของกันและกันโดยบังเอิญเพื่อสร้างเป็นเลขฐานสองที่รวมเข้าด้วยกัน การรวมตัวกันหลายครั้งดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในบริเวณที่มีหลุมดำหนาแน่น เช่น นิวเคลียสของดาราจักร
ความเยื้องศูนย์ที่หายไปจนถึงตอนนี้ การรวมตัวกันโดยนักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่พบว่าเกี่ยวข้องกับหลุมดำคู่หนึ่งในวงโคจรที่เป็นวงกลมสูง โดยที่วัตถุทั้งสองโคจรเป็นวงกลมรอบจุดศูนย์กลางมวลของพวกมัน ระบบดังกล่าวน่าจะเริ่มเป็นดาวคู่และจะคงความเสถียรเป็นเวลาหลายพันล้านปีก่อนการรวมตัวกัน ดังนั้นความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรจะหายไปจากการปล่อยคลื่นโน้มถ่วง
อย่างไรก็ตาม ระบบเลขฐานสองที่ก่อตัวขึ้นจากการเผชิญหน้า
โดยบังเอิญจะเริ่มขึ้นในวงโคจรที่ผิดปกติอย่างมาก โดยวัตถุทั้งสองอยู่ในวงโคจรวงรีรอบจุดศูนย์กลางมวล หากรัศมีการโคจรมีขนาดเล็ก หลุมดำก็จะรวมตัวกันก่อนที่ความเยื้องศูนย์จะแผ่ออกไป LIGO–Virgo พบการรวมตัวของหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดในขณะนี้ หากสิ่งนี้เกิดขึ้น ข้อมูลเกี่ยวกับความเยื้องศูนย์กลางจะประทับอยู่บนคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นระหว่างการควบรวมกิจการ อย่างไรก็ตาม การระบุลายเซ็นของความผิดปกติในการสังเกตของ LIGO–Virgo ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นเรื่องยาก
เพื่อแก้ไขข้อ จำกัด นี้ ทีมของ O’Shaughnessy ได้จำลองการควบรวมกิจการที่คล้าย GW190521 โดยใช้ 611 นอกรีตและ 920 วงโคจรไม่นอกรีต การจำลองเหล่านี้ครอบคลุมช่วงความเยื้องศูนย์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด และยังได้รับการปรับขนาดให้สอดคล้องกับช่วงมวลหลุมดำด้วย ผลที่ได้คือสัญญาณคลื่นโน้มถ่วงที่ต่างกันเกือบ 100,000 สัญญาณ การจำลองนี้ดำเนินการในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั้งในประเทศและในสหรัฐฯ และใช้เวลาเกือบหนึ่งปีกว่าจะเสร็จสมบูรณ์
ทีมของ O’Shaughnessy เปรียบเทียบผลลัพธ์กับรูปคลื่นจริงของ GW190521 เพื่อพิจารณาว่าการจำลองแบบใดให้การจับคู่ที่ดีที่สุด เป็นครั้งแรกที่พวกเขาแสดงให้เห็นว่าการสังเกตของ LIGO–Virgo มีความสอดคล้องอย่างมากกับการควบรวมกิจการที่ผิดปกติอย่างมาก ในขณะที่ความสามารถของ LIGO และเครื่องตรวจจับของราศีกันย์ยังคงพัฒนาอย่างรวดเร็ว นักดาราศาสตร์จึงหวังว่าวิธีการของพวกเขาจะระบุกรณีในอนาคตของการควบรวมกิจการที่ผิดปกติและมีโอกาสพบหลุมดำ
จากการคำนวณของทีม คอมพิวเตอร์ควอนตัมประกอบด้วยคิวบิตตัวนำยิ่งยวดหลายสิบล้านตัวหรือคิวบิตไอออนที่ติดกับดักหลายร้อยล้านตัวสามารถจำลอง FeMo-co ได้ในเวลาประมาณ 10 วัน ในขณะเดียวกัน คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกจะไม่มีโอกาสสร้างคุณูปการที่มีความหมายสำหรับคำถามนี้ในระยะเวลาเท่าใดก็ได้
Bitcoin ควอนตัมปลอดภัยหรือไม่?
ในส่วนที่สองของการศึกษา ทีมงานได้คำนวณจำนวน qubit ทางกายภาพที่จำเป็นในการทำลายการเข้ารหัสที่ใช้สำหรับธุรกรรม Bitcoin Marek Narozniakนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยนิวยอร์ก (NYU) ในสหรัฐอเมริกาซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษา ชี้ให้เห็นว่าคำถามนี้ – การเข้ารหัสลับปลอดภัยจากการโจมตีด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัมหรือไม่ – มาพร้อมกับข้อจำกัดเพิ่มเติมที่ไม่มีอยู่ในการจำลอง FeMo-co . ในขณะที่เวลาในการคำนวณ 10 วันอาจเป็นที่ยอมรับสำหรับการจำลอง FeMo-co แต่ Narozniak ตั้งข้อสังเกตว่าเครือข่าย Bitcoin ได้รับการตั้งค่าเพื่อให้แฮ็กเกอร์ติดอาวุธด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่แก้ไขข้อผิดพลาดจะมีเวลา จำกัด มากในการถอดรหัสข้อมูลและขโมยเงิน
จากข้อมูลของ Webber และผู้ทำงานร่วมกัน การทำลายการเข้ารหัส Bitcoin ภายในหนึ่งชั่วโมง ซึ่งเป็นกรอบเวลาที่การทำธุรกรรมอาจมีช่องโหว่ จะใช้เวลาประมาณสามร้อยล้าน qubits จากผลลัพธ์นี้ Narozniak สรุปว่า “Bitcoin ค่อนข้างปลอดภัย” แม้ว่าเขาจะเตือนว่าไม่ใช่ cryptocurrencies ทั้งหมดที่ทำงานในลักษณะเดียวกัน “มี cryptocurrencies อื่น ๆ ที่ทำงานแตกต่างกันและมีอัลกอริธึมที่แตกต่างกันซึ่งอาจมีความเสี่ยงมากขึ้น” เขากล่าว
คอมพิวเตอร์ควอนตัมของฉันใหญ่เป็นพิเศษ
แม้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันจะมีมากกว่า 100 qubits อย่างดีที่สุดTim Byrnesซึ่งเป็นผู้นำกลุ่มวิจัยควอนตัมของ Narozniak ที่ NYU กล่าวว่าการปรับขนาดเครื่องเหล่านี้เป็นจำนวน qubits หลายล้านที่กล่าวถึงในงานของทีม Sussex ไม่ใช่เป้าหมายที่เป็นไปไม่ได้ “ฟังดูยิ่งใหญ่ แต่มีบริษัทการค้าหลายแห่งที่ตัวเลขคิวบิตเหล่านี้เป็นเป้าหมาย แน่นอนว่าไม่ใช่วันนี้ แต่เมื่อผ่านไปหลายปี เรื่องนี้ก็ไม่ไกลเกินเอื้อม” เขากล่าว
เนื่องจากงานใหม่นี้เปรียบเทียบข้อกำหนดฮาร์ดแวร์ที่จำเป็นสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมประเภทต่างๆ จึงเพิ่มข้อมูลใหม่ในการแข่งขันระหว่างการออกแบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมต่างๆ “สันนิษฐานว่าระบบตัวนำยิ่งยวด เพราะมันเร็วกว่ามาก จึงมีไออนที่ขา” เบรนแนนอธิบาย “แต่บทความนี้แสดงให้เห็นว่าในบางระบอบ สถาปัตยกรรมทั้งสองมีการแข่งขันกันค่อนข้างมาก”
Webber และ Hensinger สังเกตว่างานของพวกเขาได้รับแรงบันดาลใจอย่างแม่นยำจากความพยายามของพวกเขาในการออกแบบและสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมดักจับการแก้ไขข้อผิดพลาดที่สามารถแข่งขันได้ “เรามีเส้นทางการพัฒนาที่ชัดเจนในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีคิวบิตนับล้าน” เฮนซิงเกอร์อธิบาย “แต่เราต้องเข้าใจจริงๆ ว่าจำเป็นต้องมีการแก้ไขข้อผิดพลาดประเภทใด และประโยชน์ของประเภทใดที่เราสามารถนำมาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาที่น่าสนใจ เช่น การจำลองโมเลกุลหรือการทำลายการเข้ารหัส” บาคาร่าเว็บตรง
