量子虫洞技术惊现中国

时间:2024-03-18 10:26:20
量子虫洞技术惊现中国

量子虫洞技术惊现中国,一位物理学家提出了一个令人兴奋的实验,有可能创造有史以来第一个可穿越的虫洞,这意味着跨越时空的真正桥梁,现在分享量子虫洞技术惊现中国。

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掌海科技最新研发的“量子虫洞”技术,将一直停留在纸上谈兵阶段的虫洞技术变为现实,利用更细微的粒子,突破信号屏蔽空间 ,远程通过虫洞改变物质,实现全程零接触操作。

该技术对于未来业界的影响将是无穷大的。

现对各界进行公开测试,打开本页面,即可完成时空隧道锁定,从而改变面前的物质,使其增加多种对身体有益元素,实操性极强,欢迎所有人进行测试。

操作方式:

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时空捷径

1935年,爱因斯坦(AlbertEinstein)和他的助手罗森(NathanRosen)在广义相对论的框架下研究黑洞,首次提出“爱因斯坦-罗森桥”的概念。

这并非是一座普通的桥,而是连接了时空中两个不同区域的通道。上世纪50年代,物理学家惠勒(John Wheeler)将这座奇幻的桥命名为“虫洞”。

1915年,爱因斯坦提出广义相对论,将引力解释为时空弯曲的一种效应。(图/新原理研究所)

尽管广义相对论允许虫洞的存在,但物理学家还从未在宇宙中观测到虫洞。而且,与我们在科幻电影中看到的虫洞不同,根据广义相对论,虫洞是不可穿越的——这意味着物体不能通过虫洞。然而在理论上,具有负能量密度和负压的奇异物质可以打开虫洞,并使虫洞变得可穿越。

现在,在一项刚发表于《自然》杂志的最新论文中,科学家就利用一种负能量冲击波,在量子处理器“悬铃木”上创造了一个时空“虫洞”。这个新的实验并不是在量子计算机上创造出一个真实的虫洞,而是用一种先进的量子隐形传态协议打开了虫洞,并让量子信号穿过它,创造出了一种新颖的“虫洞隐形传态协议”

ER=EPR

让我们再次回到1935年,除了提出虫洞的论文之外,爱因斯坦和罗森还与波多尔斯基(BorisPodolsky)合作发表了一篇论文,在那篇论文中他们指出,两个相距遥远的粒子(即使是位于宇宙的两端)之间存在着某种关联:对其中一个粒子的状态进行测量,就能立即知道另一个粒子的状态。这种“鬼魅般的超距作用”被称为量子纠缠。

自那之后,虫洞和量子纠缠就被视为是完全独立的两个概念。但在2013年,马尔达西那(Juan Maldacena)和萨斯坎德(Leonard Susskind)提出了一个对偶性:ER=EPR。

在物理学中,对偶性指的`是有些模型虽然看似不同,但却能被用于描述等价的物理。而ER=EPR也就意味着,虫洞(即“ER”)与纠缠(即“EPR”)实际上是等价的。这个大胆且富有诗意的想法,在引力和量子物理学之间建立了一种新的理论联系。

ER=EPR猜想认为,由广义相对论预言的虫洞与量子纠缠是等价的。如果这个猜想成立,它就可以帮助物理学家解决一个终极难题:如何用量子物理学的语言来描述引力?这个研究领域被称为量子引力。

可穿越虫洞与量子隐形传态

到了2017年,哈佛大学的理论物理学家Daniel Jafferis(也是新论文的作者之一)与他的同事Ping Gao将ER=EPR的想法扩展到了可穿越的虫洞。他们提出了一种新的对偶性:可穿越的虫洞与量子隐形传态是等价的。

量子隐形传态指的是量子态的信息可以在两个遥远但纠缠的粒子之间发送的过程。我们知道,量子纠缠在量子计算中扮演着重要的角色。因此,量子处理器或许是探索量子隐形传态和虫洞之间的等价性的理想实验设备。

Jafferis和Gao设想了一个场景:在负斥力能的维持下,一个虫洞可以打开足够长的时间,使物体可以从虫洞的一端穿越到另一端。在这个场景下,量子处理器上的量子比特相互纠缠,隐形传态就相当于是量子比特穿越虫洞。

其实,就在Jafferis等人提出这种场景的两年前,物理学家SubirSachdev、Jinwu Ye以及Alexei Kitaev证明了一个简单的量子系统的动力学可以等同于量子引力效应,表明在量子处理器上测试这种对偶性是可能的。

  

这种量子系统后来以它的作者们的名字被命名为SYK模型。SYK模型是一个物质粒子系统,这些粒子以群的形式相互作用,而非通常的成对情况。在这个模型中,空间只有一维,而非三维。

进入悬铃木

那么,所有的这些与新研究有什么关系呢?

在新研究中,为了探索虫洞与量子隐形传态之间的等价性,加州理工学院的实验粒子物理学家Maria Spiropulu与Jafferis以及他们的同事希望能创建一个具有与虫洞类似的隐形传态的正确组成的系统。

若想要真正在最先进但仍然很小且容易出错的量子计算机上,比如谷歌的“悬铃木”量子处理器上运行Jafferis和Gao在2017年提出的虫洞隐形传态协议,研究人员必须将协议简化。

为此,他们创造了一个类似于SYK模型的“婴儿”版本(更简易)作为实验的框架。在这个简化过的量子系统中,一边是量子纠缠和量子隐形传态,另一边是引力动力学,它们通过ER=EPR对偶性连接在一起。

研究人员在两边创建了一个纠缠态,每边都有7个马约拉纳费米子。在实际操作中,他们用了7个量子比特来进行编码。这相当于时间t=0时的虫洞。接着,他们让系统在时间上向后演化,来移动这个“虫洞”的“左右”两个端口的位置。

量子处理器中的可穿越虫洞的示意图。在实验中,研究人员使用与量子隐形传态相同的微观机制传输一个量子比特,就像可穿越虫洞一样。(图/inqnet / A.Mueller)

紧接着,他们将一个量子比特选作为“参照”,让它和一个作为“探针”的量子比特以最大的限度进行纠缠,使整个电路达到9个量子比特。通过让探针量子比特与左边端口中的一个量子比特交换,相当于一个粒子进入了虫洞的一侧。

随着“虫洞”开始随时间向前演化,探针量子比特所携带的信息就会在整个量子系统中被打乱。接下来,研究团队进行了一系列相当于量子纠缠的操作。

在引力动力学的这边,研究人员施加了负能量冲击波,这相当于在时空中注入了一股负能量。负能量是一种在经典物理中并不存在,但可以存在于量子力学中的能量。它们的存在至关重要,因为虫洞本身是不稳定的,如果有任何东西试图穿过虫洞,它就会坍缩,需要负能量来使它打开足够长的时间。

虽然目前我们还无法产生或控制足够多的负能量,来在现实中开启一个可穿越的宏观虫洞。但在新的研究中,研究人员制造出的相当于负能量的冲击波,足以支撑打开一个可以让探针量子比特通过的小小“虫洞”。

而通过注入正能量冲击波,就可以将它关闭。随着“虫洞”在时间上不断向前演化,来自探针量子比特的被打乱的信息逐渐转移到系统的右边端口。就仿佛穿过虫洞的信号经历了一系列的打乱会恢复,最终让量子信息完好无损地离开了虫洞。

在悬铃木处理器上,通过测量从左边传递到右边的量子信息的数量,研究人员确认了这种信息的转移。他们发现只有负能量冲击波才能让信号通过,这表明信息是通过与可穿越虫洞相似的物理机制传递的。

未来工作

未来,研究人员希望能将这项研究扩展到更复杂的量子电路上。虽然可能还需等待很久才能拥有真正的量子计算机,但研究团队计划,将继续在现有的量子计算机平台上进行这种类型的实验。

Spiropulu说:“量子纠缠、时空和量子引力之间的关系是基础物理学中最重要的问题之一,也是理论研究的活跃领域。我们很高兴能在量子硬件上测试这些想法方面迈出一小步,并将这些测试继续下去。”

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除了证明虫洞可能存在之外,推测技术还可以通过提供这些奇异的时空隧道内部的一瞥,为现实的本质打开全新的窗口,并实现一种研究人员称之为“反传态”的传送形式。

虫洞是可以连接时空中两个点的假设结构,这一特征使它们在包括超光速旅行的科幻故事中特别受欢迎。但一个世纪以来,虫洞也一直是严肃科学研究的话题,因为它们似乎与阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论一致。

虽然研究人员最近在模拟(或“全息”)虫洞方面取得了突破,但没有人在实验室中生成过真正的虫洞,或者在宇宙中发现了一个。

现在,布里斯托大学量子工程技术实验室的量子物理学家和名誉研究员Hatim Salih提出了实现这一长期追求的目标的潜在路线图。

  

“想象一下,如果某人的意识,就像一个强大的人工智能,被复制到一个量子物体中,”萨利赫在一次电话中告诉主板,描述了这项技术的推测性未来应用。“如果你反移每一个量子比特,将它们从一个地方运送到另一个地方——如果这个东西有主观体验——那么它可能会告诉你穿过虫洞的感觉。

Salih也是创业公司DotQuantum的联合创始人,他设想用一种特殊的量子计算机制造一个可穿越的虫洞,这种计算机可以为“底层物理现实的存在提供吸烟枪”,根据他在量子科学与技术方面的新研究。

“关键是它使用当前的技术和当前可用的组件,”萨利赫说,指的是他提出的实验。“希望在未来三到四年内,我们将建造这个东西。

这项新研究背后的基本概念是“反端口”,这是萨利赫从“反事实”和“运输”这两个词中创造出来的一个portmanteau。虽然运输部分相当简单,但反事实组件源自称为反事实通信的概念,这是一种在两点之间发送消息而不交换任何粒子的方法。通过一个简单的真实示例,考虑休眠的汽车发动机灯。

它没有发出任何东西,但它仍然发出信息信号:你的引擎很好。这是反事实的沟通。

反传态有点类似于量子隐形传态,量子隐形传态发生在原子的微小尺度上。在量子世界中,一个粒子可以奇怪地与其他粒子在很远的距离纠缠,允许它将其信息转移或传送到其他粒子,基本上将自己复制到其他地方,然后在其原始位置解体。为了在实验室中展示量子隐形传态,科学家必须纠缠量子物体(如光子),然后将它们分布到不同的点,这一过程涉及粒子在空间中的运动。

相比之下,反传态在没有预纠缠设置的情况下实现了相同的跨空间无实体传输。从本质上讲,科学家通过量子系统发送光(这是量子领域的一种波),该系统通过不断的观察被冻结在“关闭”状态,在那里它以可预测的方式撞击探测器,静止在位。这使得科学家可以在另一端重建信息,甚至没有打开,也没有发送任何电或粒子。

换句话说,它更像是我们在科幻小说中熟悉的.那种传送,其中物体似乎在一个地方消失,然后在另一个地方重新出现,根本没有任何交换粒子的迹象。

“反流态给了你跨空间重组物体的最终目标,但我们可以验证什么都没有通过,”萨利赫解释说。“这是其他重要考虑或后果的关键,因为如果我们能严格地说什么都没有过去,那么我们就可以从不同的角度重新审视物理学中的一些问题。

萨利赫十年前首次开始发展他的无粒子通信概念,此后已在实验室条件下得到证明。这一实验突破是由中国的一组科学家实现的,他们能够在没有任何有意义的交换粒子的情况下将位图图像从一个位置发送到另一个位置。

在这一成功之后,Salih一直致力于将该框架应用于目前正在开发的最受期待的技术之一:量子计算。

从理论上讲,量子计算机可以利用量子力学的原理,将当前计算机的处理速度提高数百万倍,使它们能够解决一系列目前不可能解决的问题。

这些下一代计算机是围绕量子比特构建的,量子比特是类似于现有计算机中使用的二进制比特的量子信息比特。虽然大多数科学家正在开发在计算中交换粒子的量子计算机,但Salih设想了一种可以实现反向移植的无交换计算机,将其置于不同类别的处理器中。

“量子计算有一个主要目标:更快。就是这样,“萨利赫说。“这不是更快。事实上,它的速度要慢得多——这种无交换的量子计算。我们不在那个游戏中。它所做的是输入不相互通信,然后你可以看到常规量子计算没有显示的效果。

无交换的计算机可能会利用反流的力量来产生可穿越的虫洞,尽管这座桥将在严格的局部水平上运行。与虚构的虫洞不同,实验版本不允许瞬间超光速旅行到遥远的地方,因为逆流的爬行速度比光速慢得多。

然而,假设虫洞可以被创造出来,它可以提供一个机会,通过跨越时空的真实桥梁发送信号或物体。这样的设置将使科学家能够探测我们的基本现实,甚至可能提供一种从真实虫洞内部的第一人称视角。

“你可以发送一个印在原子上的量子物体”,这个物体在虫洞中“重建”,萨利赫说。“这可以概括,因为如果你有一个由这些[对象]组成的网络组成的对象,并且你对每一个对象进行反向移植,那么你就会在整个事情中进行反向移植。你可以通过这种方式扩大规模。

通过虫洞发送物体,甚至是人工智能意识,显然是疯狂的可能性,基本上可以将整个旅行写作类型吹到一个新的维度。然而,需要更多的研究和实验来观察这种真正的虫洞愿景能否成为现实。为此,萨利赫希望该项目有朝一日能够推出一种令人眼花缭乱的量子计算新形式,具有广泛的科学应用。

“这种无交换的量子计算机在主要方面有所不同,”他总结道。我们可以用它来建造这个虫洞,并用它来检查物理学领域,所以这可能是量子计算的首批实际用途之一。

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