前段時間，有一個物理新聞轟動全網：物理學家在量子計算機中創造了一個蟲洞，這是怎么回事呢？

目前，物理學有兩大支柱來描述所有可觀察到的現象。一個是量子普朗克、薛定諤、玻爾等人開創的量子力學，另一個是由愛因斯坦獨自一人開創的廣義相對論。這兩種理論在它們的兩個領域都非常有效，它們做出可以驗證的預測，并且幾乎通過了我們對他們提出的所有測試。

但是，100 多年后，這兩種理論仍然存在一個根本性的問題，那就是它們之間缺乏兼容性。當我們試圖將廣義相對論納入量子力學模型時，我們得到了無窮大。物理學的圣杯是將這兩個領域統一到類似于量子引力理論的東西中，但我們目前還沒有做到。愛因斯坦本人也一直在追求著這個圣杯，直到他生命的最后幾天，他都還在研究統一的想法。

事實上，他與他的合作者內森?羅森一起，試圖創建這種統一的量子引力理論，并發表了現在稱為“ER”的論文。他們一起開發了一種稱為愛因斯坦-羅森橋 (ER) 的特定類型蟲洞的概念：由于理論奇點出現在時空中心而在時空結構中產生一種洞的東西，如果在空間的其他地方也有同樣的結構，它們就可以連接起來，這樣就不再有奇點了，而是一個連接兩個時空的管子，這就是蟲洞。

現在碰巧的是，就在發表這篇論文之前，愛因斯坦、羅森和另一位名叫鮑里斯?波多爾斯基的合作者發表了所謂的 EPR 論文。他們在論文中認為量子力學是不完整的，因為存在一種叫做量子糾纏的東西。在這種現象中，一對粒子可以以它們的量子態相互關聯的方式產生，因此測量一個粒子的自旋的行為會立即確定其糾纏對的自旋，無論它們相距多遠。而 EPR 論文認為這是不可能的，因為它需要比光速更快的信息傳輸，從而打破因果關系。

現在有趣的地方來了，如果 ER 論文中的蟲洞和 EPR 論文中的糾纏現象在理論上是相關的呢？如果兩個相距很遠的糾纏粒子通過蟲洞緊密相連，信息可以通過蟲洞立即在時空中傳輸，那會怎樣呢？1997 年，物理學家胡安?馬爾達西那表明，包含兩組糾纏粒子的系統在數學上等同于通過蟲洞連接的兩個黑洞。2013 年，胡安?馬爾達西那與物理學家萊昂納特?薩斯坎德一起提出了 ER= EPR 猜想。

基本上，他們認為 ER 論文描述的蟲洞物理學等同于 EPR 論文描述的糾纏物理學。換句話說，猜想是糾纏粒子通過蟲洞連接起來。因此，通過創建糾纏粒子的配置，我們也創建了類似于蟲洞的東西。這是那篇聲稱使用量子計算機在實驗室中創建蟲洞的論文的基礎。這并不意味著論文作者在時空中創造了一個物理蟲洞，而是使用量子計算機在時空中操縱了量子糾纏粒子，模擬了蟲洞的行為。

那么現在，讓我們看看這個實驗是如何完成的？根據廣義相對論，當任何具有質量或能量的物體被引入蟲洞時，它的引力效應會立即將其關閉。為了保持蟲洞開放和可穿越，需要某種形式的負能量或負質量，來提供一種抵抗蟲洞坍縮的力，以保持蟲洞開放。

負能量或質量在經典力學中是不可能的，但在我們的量子系統中情況并非如此。通過操縱電場改變量子位的自旋方向，可以在系統中模擬負能量。因此，傳播的電場可以使糾纏粒子之間的量子蟲洞保持打開狀態，模擬空間中保持真實蟲洞打開所需的負質量效應 。

所以，科研團隊所需要的只是一種可以設置和操縱糾纏粒子的方法，這就是量子計算機的用武之地。研究人員在量子系統的兩側之間創建了一種糾纏態，模擬了一個由粒子組成的蟲洞。一組粒子充當蟲洞的入口，另一組粒子充當蟲洞的出口。然后讓信息從蟲洞入口進入，測量到信息從出口而出，這表明模擬了可穿越蟲洞的物理學。

那么，這是否意味著我們有朝一日可以穿越時空中真正的蟲洞，從一個地方到另一個地方？請記住，這是蟲洞的量子力學模擬，而不是時空中的真實蟲洞。它們只是在數學上是等價的，今天真正的蟲洞仍然是一個幻想。

本文來自微信公眾號：萬象經驗 （ID：UR4351），作者：Eugene Wang

總結

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