作者：大鍋天眼

相當(dāng)于時(shí)空中的蟲洞的東西已經(jīng)在量子處理器上被創(chuàng)造出來(lái)了。美國(guó)的研究人員使用一種先進(jìn)的量子隱形傳態(tài)協(xié)議打開蟲洞，并通過(guò)它發(fā)送量子信號(hào)。通過(guò)研究傳輸?shù)牧孔有畔⒌膭?dòng)力學(xué)，該團(tuán)隊(duì)對(duì)引力動(dòng)力學(xué)有了深入的了解。該實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)一步發(fā)展，以探索量子引力或弦理論。

蟲洞是連接兩個(gè)不同時(shí)空的橋梁。雖然蟲洞與阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對(duì)論是一致的，但它們還沒(méi)有被物理學(xué)家觀察到。與科幻小說(shuō)中的蟲洞不同，廣義相對(duì)論中的蟲洞是禁止穿越的。然而，具有負(fù)能量密度和負(fù)壓的物質(zhì)可以打開蟲洞，使其可穿越。但這些理論很難驗(yàn)證，即使有人可以在實(shí)驗(yàn)室里創(chuàng)造一個(gè)蟲洞。

然而這些理論很難驗(yàn)證，即使有人可以在實(shí)驗(yàn)室里創(chuàng)造一個(gè)蟲洞。但是物理學(xué)家另辟蹊徑，在兩個(gè)糾纏粒子之間進(jìn)行信息的量子隱形傳態(tài)。這個(gè)過(guò)程是瞬間發(fā)生的，因此模擬了通過(guò)引力蟲洞發(fā)送量子信息的過(guò)程。然而，在這兩種情況下，通信速度都不可能超過(guò)光速，因?yàn)榻獯a信息需要亞光速信號(hào)。

量子糾纏在量子計(jì)算中扮演著重要的角色，因此量子處理器是探索量子隱形傳態(tài)和蟲洞之間相似性的理想實(shí)驗(yàn)設(shè)備。在這種情況下，量子處理器上的量子比特(或量子位)相互糾纏，隱形傳態(tài)相當(dāng)于量子位通過(guò)蟲洞。

模擬蟲洞

現(xiàn)在加州理工學(xué)院的MariaSpiropulu、哈佛大學(xué)的Daniel Jafferis領(lǐng)導(dǎo)的小組已經(jīng)做了這樣的實(shí)驗(yàn)。他們的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有類似蟲洞的隱形傳態(tài)的正確成分。

他們首先要克服的一個(gè)重要挑戰(zhàn)是，要進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)，需要大量的量子位，比今天的量子處理器可用的量子位要多得多。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)計(jì)算出所需的最小量子位的數(shù)量，以及如何對(duì)它們進(jìn)行編碼以建立量子隱形傳態(tài)協(xié)議。他們發(fā)現(xiàn)，他們可以在谷歌懸鈴木量子處理器上用164個(gè)雙量子比特門在9個(gè)量子位上創(chuàng)建蟲洞動(dòng)力學(xué)。

研究人員表明，在他們的實(shí)驗(yàn)中，可以通過(guò)施加負(fù)能量沖擊波使蟲洞打開足夠長(zhǎng)的時(shí)間，而這負(fù)能量沖擊波以量子場(chǎng)的特殊脈沖的形式出現(xiàn)。然后，他們研究了所發(fā)送的量子信息的動(dòng)力學(xué)。穿過(guò)蟲洞的信號(hào)經(jīng)歷了一系列的加擾和解擾，量子信息完好無(wú)損地離開了蟲洞。

在懸鈴木上，他們分別測(cè)量了應(yīng)用負(fù)能量沖擊波與正能量沖擊波時(shí)，有多少量子信息可以從一側(cè)傳遞到另一側(cè)。他們發(fā)現(xiàn)只有負(fù)能量沖擊波才能打開蟲洞，只有這些沖擊波才能讓信號(hào)通過(guò)?？偟膩?lái)說(shuō)，通過(guò)蟲洞的信息具有可穿越蟲洞的關(guān)鍵特征。這構(gòu)成了使用量子處理器探索引力物理學(xué)的一步，并可能導(dǎo)致測(cè)試平臺(tái)的發(fā)展，以研究弦理論和量子引力的思想。

團(tuán)隊(duì)成員Daniel Jafferis認(rèn)為，還有許多額外的協(xié)議和新想法有待探索，他預(yù)計(jì)未來(lái)會(huì)有更多的“引力實(shí)驗(yàn)”由量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行。他們下一步想做的事情之一是實(shí)現(xiàn)更大的系統(tǒng)，并嘗試觀察出現(xiàn)的蟲洞的更詳細(xì)結(jié)構(gòu)和它們的引力動(dòng)力學(xué)。

編輯：黃飛