虫洞是理论假设能连接2个不同时空的隧道,若真实存在会如何运行?物理学家现在首次利用量子计算机成功模拟可穿越的虫洞,并证实消息可于2个量子系统间发送。
1930年代,爱因斯坦与纳森·罗森研究引力场方程时假设黑洞与白洞通过虫洞连接,并认为可通过虫洞进行瞬时空间转移或时间旅行,这种无论距离多远都能瞬间发送的行为与量子物理学有有趣关联。
但我们对虫洞特性仍知之甚少,甚至有几种相互矛盾的模型、还衍生出悖论:想找到更多虫洞,就需观察真正的虫洞,但要观察虫洞前,需要找到更多虫洞。
所幸借助当今科技,先进计算机模拟或许能帮助打破悖论循环,让物理学家测试不同虫洞模型并检验。加州理工学院、哈佛大学、美国费米国家实验室、Google工程师利用Google超导体量子处理器Sycamore首次模拟虫洞,实现目标。
团队先使2个能模拟量子引力效应的既有SYK模型纠缠,接着把量子比特发送至其中一个系统,随后消息于另一个系统出现,证明量子隐形传态((quantum teleportation)存在,且因SYK模型模拟量子引力,表明这是虫洞在现实宇宙运行的真实模拟。
此外,过去理论表明虫洞这条捷径转瞬即逝,若想让虫洞长时间打开,周边就必须有具负能量的通用物质创造排斥效应抵消虫洞自身引力,而团队于新模拟测试了这个想法,真的验证虫洞只有被负能量脉冲击中时,才会发挥发送作用。
当然,科学家只是从一个量子系统展示虫洞的关键特性,并非发现真正的虫洞,但或许有助天文学家理解如何在宇宙寻找虫洞。
新论文发布在《自然》(Nature)期刊。
(首图来源:加州理工学院)