新實驗:物理學家用量子電腦模擬蟲洞

【新唐人北京時間2019年12月01日訊】一份新研究設計出一個用量子計算機模擬蟲洞的實驗,展示信息從一個黑洞進入,經過蟲洞,神秘地出現在另一端黑洞之外的效果,也是將引力學和量子學統一起來的一個範例。

引力學和量子力學這兩個重要的理論似乎很難一致起來,是當代理論物理學遇到的一個很大的瓶頸,但是科學家已經看到某些情況一定是這兩種理論並存作用的結果,如黑洞的表面和內部,以及宇宙大爆炸的時刻。

弦理論就是將兩種理論聯繫起來的嘗試之一。由於弦理論存在於比粒子加速器能探測到的更微觀的層面上,因此難以對其驗證。不過二十年前,在弦理論基礎上發展出現了AdS/CFT對偶(AdS/CFT correspondence)假想,把高維空間的引力看作是由量子粒子平面投射形成的全息影像。

隨著近十年來量子計算機取得重要的發展,科學家想到,也許可以用量子計算機模擬探索某些弦理論相關的現象。這份研究提出一個實驗構想,展示這其中發生的現象完全和蟲洞一樣,認為這是一個終於能把引力學和量子力學聯繫起來的一個簡單的模擬。

科技新聞網Gizmodo報導的這份研究的實驗方案稱:「用兩組量子比特組成一個迴路,左邊一組和右邊一組。利用輸入的能量脈衝進行相當於讓量子比特狀態倒退的數學運算;另一個脈衝以特定方式改變左邊組量子比特的狀態,相當於對‘信息’加密;再用一個脈衝扮演加快量子比特行為的角色。這就像一個黑洞的模擬系統,重點在於,對信息的加密類似於掉進黑洞的信息可能會消失一樣。信息被加密後,左邊組的每個量子比特與右邊組內其鏡像量子比特形成糾纏。一段時間之後,信息應該是無需解密、卻神秘地重新出現在右邊組的量子比特間。」

「信息如何就能抵達另一邊的系統,這並不顯而易見,最令人震驚的事實是,用黑洞的物理原理就能作出簡單的解釋。」這份研究寫道。

也就是說,研究認為,信息在兩個量子比特組之間傳輸的過程,類似信息進入一個黑洞,經過一個蟲洞,從另一個黑洞出來的過程。

研究顧問、馬里蘭大學的物理學家孟路(Christopher Monroe)告訴Gizmodo,能造出這個蟲洞模擬系統的量子計算機很快就要實現了。「這樣的研究激勵著我們,促進大學、公司、政府各機構造出這些東西。」

這份研究由由谷歌(Google)、加州理工學院(CalTech)、馬里蘭大學(University of Maryland)和阿姆斯特丹大學(University of Amsterdam)的研究者們共同完成,發表在論文預印網arXiv上。

──轉自《大紀元》

(責任編輯:葉萍)

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