홀로그램 속의 삶

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Dan Harlow는 "부메랑" 세계에 대해 생각하는 데 많은 시간을 보냅니다.

MIT 물리학자는 현대 물리학의 가장 큰 질문 중 하나에 대한 답을 찾고 있습니다. 우리 우주는 어떻게 호환되지 않는 두 가지 규칙서를 따를 수 있습니까?

첫 번째(물리학의 표준 모델)는 입자, 장, 힘에 대한 양자 역학적 이론과 이들이 상호 작용하여 우리가 살고 있는 우주를 만드는 방식입니다. 두 번째인 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 다음과 같은 영향을 설명합니다. 중력과 근본적인 힘이 어떻게 물질을 끌어당겨 행성, 은하 및 기타 거대한 물체를 만드는지.

두 이론 모두 각자의 분야에서 놀랍도록 잘 작동합니다. 그러나 아인슈타인의 이론은 중력이 양자 규모에서 어떻게 작용하는지 설명하려고 할 때 무너지고, 양자 역학은 거대한 우주 차원에 적용될 때 현실을 왜곡하는 예측을 합니다. 한 세기가 넘도록 물리학자들은 두 이론을 통합하고 우주를 움직이게 만드는 원인에 대한 진실에 도달할 방법을 모색해 왔습니다.

Harlow는 연결 스레드가 너무 섬세하여 기존 우주에서 파악하기 어려울 수 있다고 의심합니다. 대신 그는 실제 우주처럼 끝없이 늘어나거나 팽창하는 것이 아니라 부메랑의 궤적처럼 스스로 접히는 대체 현실인 "부메랑" 버전에서 답을 찾고 있습니다. 이 부메랑 우주의 양자 중력은 홀로그램 이중성이라는 강력한 아이디어를 사용하여 (중력 없이) 기존 양자 이론으로 다시 공식화될 수 있기 때문에 이해하기 더 쉬운 것으로 밝혀졌습니다. 이는 적어도 이론적인 관점에서 생각하는 것을 훨씬 더 간단하게 만듭니다.

이 부메랑 환경에서 Harlow는 흥미롭고 예상치 못한 사실을 밝혀냈습니다. 예를 들어, 그는 이 "장난감" 우주에서 중력이 어떻게 작용하는지 설명하는 방정식이 곧 실제 양자 컴퓨터를 구축하는 데 사용될 양자 오류 수정 코드를 제어하는 ​​방정식과 동일하다는 것을 보여주었습니다. 중력을 설명하는 수학이 양자 컴퓨터의 정보 보호와 관련이 있다는 사실은 그 자체로 놀라운 일이었습니다. 적어도 이 대체 우주에서 두 현상이 동일한 물리학을 공유했다는 사실은 아인슈타인의 이론과 실제 우주의 양자 역학 사이의 잠재적인 연관성을 시사합니다.

Harlow가 2014년 프린스턴 대학에서 박사후 연구원으로 만든 이 발견은 양자 중력과 양자 정보 이론 연구에 새로운 탐구를 촉발시켰습니다. Harlow는 2017년 MIT와 이론 물리학 센터에 합류한 이후 일반 상대성과 양자 역학 사이의 근본적인 연결과 블랙홀과 우주론의 맥락에서 이들이 어떻게 교차할 수 있는지에 대한 연구를 계속해 왔습니다.

2022년에 종신직을 받은 부교수 Harlow는 "재미있는 것 중 하나는 물리학과 더 일반적으로 과학 분야에서 우리 모두가 서로 다른 시스템과 실험을 연구하고 있지만 많은 아이디어가 동일하다는 것입니다."라고 말합니다. "그래서 나는 마음을 열고 귀를 열고 사물이 어떻게 연관될 수 있는지 찾으려고 노력합니다."

"인문주의 철학"

신시내티에서 태어난 Harlow는 어렸을 때 가족과 함께 보스턴으로 이사했고, 그곳에서 몇 년을 보낸 후 가족이 다시 이사하여 시카고에 뿌리를 내렸습니다. 10살 때 그는 피아노 레슨을 받았는데, 처음에는 클래식 음악에 집중했고 그 다음에는 록에 집중했습니다. 중학교 때 그는 좀 더 느슨하고 즉흥적인 스타일의 재즈에서 자신의 그루브를 찾기 전에 다양한 밴드에서 키보드를 연주했습니다.