悬铃木顺利实施了量子虫洞实验

发布时间：2022-12-08 09:37 所属栏目：16 来源：互联网

导读：科幻电影《星际穿越》中，主人公通过穿越虫洞在瞬间到达了数千光年外的另一个星系，并在那里找到了新的家园，甚至还在途中与另外一个时空的自己实现了交流。不过电影中的虫洞并非自然产生的，而是高维生物为了帮助人类放置在那里的，回到现实，人类至今还没

　　科幻电影《星际穿越》中，主人公通过穿越虫洞在瞬间到达了数千光年外的另一个星系，并在那里找到了新的家园，甚至还在途中与另外一个时空的自己实现了交流。

　　不过电影中的虫洞并非自然产生的，而是高维生物为了帮助人类放置在那里的，回到现实，人类至今还没有观测到宇宙中虫洞的痕迹，那么虫洞真的存在吗？

　　假如我们制造出了虫洞，它是否能让人穿越时空？

　　为了探寻虫洞的奥秘，美国能源部科学办公室基础物理量子通信的首席研究员玛丽亚.斯皮罗普卢带领它的团队与谷歌公司展开合作，在QCCEP项目的赞助下利用谷歌公司旗下的量子计算机“悬铃木”首次实现了虫洞的实验：他们通过量子计算机构建出了“虫洞”，在虫洞通道中进行了量子纠缠态的空间传送。

　　1916年，奥地利物理学家Ludwig Flamm首次提出了虫洞的概念，1930年，艾琳斯特和罗森在研究引力场方程时得出了虫洞的解，因此虫洞又被称为“爱因斯坦-罗森桥”，它像宇宙中的一条捷径，物体可以在这条通道中在瞬间进行空间转移。

　　在了解虫洞之前，我们必须先熟悉黑洞和白洞，黑洞相信大家已经耳熟能详了，简单的从物理性质上说，黑洞的本质就是一个天体，我们的太阳和地球也都同属于天体，只不过黑洞的质量和密度都非常大。

　　根据万有引力定律，物体的引力和质量成正比，所以黑洞的引力也相当大，以至于扭曲了周围的时空。这就进一步导致黑洞表面的逃逸速度也非常高：每秒大于30万公里，即光速。

　　根据爱因斯坦的广义相对论，任何有质量的物体都无法达到或超越光速，所以任何进入黑洞视界的物体，都毫无例外的会被黑洞吞噬，成为黑洞的一部分。

　　而白洞则是一个和黑洞性质截然相反的物体：黑洞吞噬万物，白洞却把万物从天体中释放出来，如果说黑洞是吸引力，那么白洞就是排斥力。

　　黑洞吞噬的物体都去了哪？

　　而白洞喷发的物质又从何而来？

　　这时虫洞就要登场了，虫洞在其中扮演了通道的角色，黑洞吞噬物质后穿过虫洞最后由白洞释放出来。

　　此前的研究显示，虫洞可能和量子纠缠之间存在着某种关联，量子纠缠属于一种物理现象:两个彼此有纠缠关系的量子，无论相距有多远，都能在瞬时对另一个粒子的行为作出反应，时间和距离则在发生纠缠时被隐去了一样。

　　而虫洞则和量子纠缠具有许多相似性，它们都可以无视距离。

　　2013年，来自哈佛大学的丹尼尔.杰夫斯教授提出了一个想法，或许可以通过推测的对偶性，经由调整纠缠模式来设计特定的虫洞，即在两组具有纠缠的粒子之间，穿上一个电线或其他的物理连接，让粒子编码出像虫洞的两个口。

　　在这样的耦合作用下，操作其中一个粒子，就能引起另一个粒子的变化，从而有可能在两个粒子之间撑开一个虫洞，2016年时，杰夫斯和他的学生完成了这个实验，并且计算得出在两组耦合纠缠粒子中，当左侧的粒子执行操作时，对偶高纬时空图像中就会打开通往右侧的虫洞口，从而使一个量子位从中通过。

　　爱因斯坦在广义相对论中认为，如果正负能量波动平衡，那么就没有东西可以穿过虫洞，但如果存在一种负能量冲击波，那么就有希望将虫洞撑开，从而实现穿越。

　　以上实验正是建立在这样理论基础，有了初步的实验成果后，丹尼尔在2018年加入了新的科研小组，主要研究方向就是利用量子计算机进行全息量子引力实验。

　　研究团队利用谷歌悬铃木量子计算机中9个量子比特位，量子位被视为可视化波函数，同时他们构建了简化版的SKY系统，在其中插入了一个量子比特信息，这时就可以在同一个量子处理器上观察到另一个系统中出现了类似的信息，这就说明该量子比特信息通过量子纠缠构建的“虫洞”实现了穿越。
　　需要注意的是，这里构架的虫洞和我们日常理解的虫洞有所不同，量子纠缠中的虫洞是一个二维条件下的，不过其中的动力学与量子系统中虫洞的预期行为是一致的。

　　假如我们使用量子力学来解释这一成果，它就意味着信息在一个量子系统中，通过量子传送进入到了另一个系统，而如果我们使用广义相对论来理解，那么这就是一次穿越虫洞的旅行。

（编辑：ASP站长网）