谷歌的量子计算机提示虫洞是真实的

也许虫洞将不再被降级给科幻小说的领域。

HARD SCIENCE — DECEMBER 2, 2022

Don Lincoln

Credit: vchalup / Adobe Stock

关键要点

虫洞如果它们存在提供比光速更快旅行的可能性。

直到相对的最近虫洞被考虑为一个数学的好奇性。

用谷歌的量子计算机的新研究暗示虫洞可能是真实的。

爱因斯坦被正直的考虑为所有时代最影响力的物理学家之一。他创造了他的各种相对论，这规制物质以巨大速度移动的行为并将引力的力重新想象为空间和时间的弯曲。他还写了巨大量的关于量子力学习性的，拒绝它为根本上不正确的又探索该理论的涵义。

虽然爱因斯坦的作为一个天才的名声是保险的，但一点额外的验证永远不伤害，特别的当它围绕着爱因斯坦的最奇异的预测之一虫洞或穿越空间的隧道时。

本周一个来自加州理工学院、谷歌、费米实验室、麻省理工学院和哈佛大学的研究人员团体联盟用了一种叫悬铃木量子处理器的装置来生成和控制等价于一个虫洞的。（悬铃木是谷歌公司开发的一款量子计算机。）这怎样工作的呢？这归到爱因斯坦的两个想法之间复杂的内联系上。

虫洞和量子纠缠

1935年，爱因斯坦和他的学生内森·罗森一起正工作在来将他的叫广义相对论的引力理论转化成一个一切的理论上。一个问题是该理论预测了在黑洞的中心的无限性。当一颗死恒星的总质量坍塌成一个零尺寸的点时这些无限发生了，就是叫奇点的。

罗森和爱因斯坦用其他可能的解决方案玩着，包括用一些创造性的数学用一根连接它们的管子来代替两个奇点。这些管子被称为爱因斯坦-罗森桥或者更通俗的虫洞。原则上让一个物体进入一个虫洞并退出另一个虫洞会是可能的，即便虫洞的两端被大的距离隔开。这个物体会已经经过额外的维度已经旅行了。这项工作被称为ER理论。

虫洞是科幻小说作家的最爱，因为它们提供比光更快旅行的可能性。航天器可以在零时间内旅行远大距离。虽然对制造虫洞涉及有许多实际的问题，但一个特别重要的问题是它们是不稳定的，除非被大量的负能量稳定化。

那个同一年，爱因斯坦和罗森还工作在量子力学中的一个课题上，这次是与另一位名叫鲍里斯·波多尔斯基的物理学家。这个主题涉及了量子纠缠，量子纠缠考虑两个最初处在与彼此接触中的物体的行为以便它们的属性被交织。虽然这两个物体的属性都没有被确定------这是量子力学疯狂的部分------但它们是彼此的相反的事实在这个一开始就被“烘焙进去”。

棘手的事业是即便你将这两个物体分开巨大的距离并测量它们中一个的属性，你立即的知道了另一个的属性，尽管直到一个测量为止没有一个被确定。这被称为EPR悖论，以研究人员名字的首字母命名。

ER = EPR

ER理论和EPR悖论很长时间都被考虑为好奇性，然而正是在过去的十年里当时科学家们开始了来理解这两个想法有过更深的联系。事实上这两种想法以很多方式功能上同一的已经变得清楚的。两位物理学家胡安·马尔达塞纳和伦纳德·苏斯金德被往往提到对这一认识已经做出了一些更重要的贡献，而正是马尔达塞纳捏造了这一观察的简洁表述：“ER=EPR” 。

如果ER = EPR确实是真的，那么我们很幸运，因为虽然我们不能创建和生成虫洞，但我们当然的能做EPR测量。几十年来，我们已经做了像这样的测量。

虫洞可能是真实的

这就是新公告进入这张图片的地方。在《自然》杂志上的一篇论文中，研究人员对这个问题开发了一种简化的方法并在量子计算机上建模了虫洞的行为。他们发现了这个结果刚好像被预期的结果一样。他们甚至能够来模拟由此理论虫洞被正负能量规制的条件，并发现了虽然正的选择是不稳定的，但负的选择是稳定的——就像ER理论提出的一样。

到EPR和ER数学上是相同的程度，这项工作意味着虫洞不只是理论上的好奇性。

重要的是要指出研究人员并没有产生一个物理虫洞。没有任何物体被通过额外的维度转移。相反，被证明的是量子行为。然而，因为ER和EPR的数学被紧密交织，新的结果提出虫洞至少是一种可能性。

量子引力

这项工作的更深层次的含义是它为研究人员提供一个实验室来不仅探索ER理论和EPR悖论，还能探索一个叫量子引力的理论，这是将引力扩展到超小世界。近一个世纪以来，一个成功的量子引力理论已经躲避了科学界，因此这种新的能力可能帮助阐明一条向前的道路。真的，量子计算已经提供了来测试仅仅几年前还是不可能的想法的能力。

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