时空穿越不再 是梦 ？科学家成功模拟“全息虫洞” ！******

　　近日，科学家打造出

　　“全息虫洞”的消息冲上热搜

　　引发了大家的讨论

　　虫洞是什么？

　　我们真 的能用它穿越时空吗?

　　今天一起了解虫洞

　　01虫洞 ？是虫子住的洞吗？

　　宇宙中的虫洞是科学家推测可能存在的一种特殊隧道，它的两头连接着两个遥远 的时空 ，理论上说 ，如果能从虫洞 的一端穿越到另一端，就能实现超越光速的时空旅行 。

　　电影《星际穿越》中结尾主角就 是进入了虫洞，发生了时空穿越。感兴趣的同学可以去看看哦 ！

　　图源：截图 电影星际穿越中 的画面

　　要理解虫洞，我们首先要理解“黑洞”和“白洞”。在霍金 的两大科普著作《时间简史》《果壳中 的宇宙》 的帮助下，黑洞这一概念早已深入人心 。它 是在恒心死亡时 ，由于体积收缩，密度变大，获得使光也无法逃脱 的巨大密度的一种天体 。而所谓白洞 ，其实就 是和黑洞具有相反性质 的特殊天体 ，特点 是不断往外“吐”出东西，只发射而不吸收 。

　　一个吞噬一切 ，一个“吐出”一切 ，大家可以想象一下，如果一个黑洞恰好连上了一个白洞时会怎么样呢 ？这时就会形成虫洞（worm hole）。

　　图源：中科院理论物理研究所 虫洞示意图

　　1915年，爱因斯坦提出了广义相对论，在爱因斯坦的理论中 ，空间和时间不再 是绝对的 、不可变的，而是可塑 的 、相互依存的，且它们会受物质存在 的影响。1935年，爱因斯坦和他 的助手罗森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，这座“桥”连接了时空中两个不同区域 的通道 。上世纪50年代，物理学家惠勒将这座桥命名为“虫洞” 。

　　这听起来 是不 是很令人心动 ？进入虫洞，你可能会出现在宇宙的任意一个角落 ，甚至穿越时空，改写你的人生 ，重新选择你曾经后悔 的事。然而，虽然广义相对论允许虫洞 的存在 ，物理学家还从未在宇宙中观测到虫洞 ，目前只有黑洞被人类实际观测 。

　　 02量子虫洞又是啥？

　　虽然我们还没有在宇宙中发现虫洞 ，但现在科学家们创造出了虫洞，还观察到了信息在虫洞之间传递 的现象 。不过 ，先别想着穿越时空 ，这个虫洞并非上述所讲的引力虫洞，而 是一个量子虫洞。

　　日前 ，英国《自然》（Nature）杂志发表 的一篇论文首次报道了利用一台量子处理器对全息虫洞进行量子“模拟”。这个全息虫洞成功地将量子态通过虫洞 ，由一个量子系统传递到了另一个量子系统 。

　　如果我们想象中可以时空旅行 的虫洞叫作“时空虫洞” 的话 ，量子态 的量子虫洞则可以称之为“微型虫洞” 。

　　那么 ，研究量子虫洞有什么用呢 ？

　　这是因为，广义相对论和量子力学虽然各自都发展了很长一段时间，但它们之间仍然有一个根本性的“冲突”——量子引力。

　　具体来说， “广义相对论”描述了引力且在恒星、行星 、银河上等大尺度上都适用 ；而“量子力学”描述了其他3种作用在微观尺度的基本力。这二者 是否有“握手言欢”的可能 ？这就要看量子引力的表现。

　　物理学家们当然想通过实验去检验 ，但很遗憾，量子引力的能量与尺度 ，此前 的实验室条件 是无法模拟和观测 的。而这就 是“全息” 的用武之地 ，它可以帮助物理学家创建一个与原始系统相当 ，但不太复杂 的系统 。这类似于用二维全息图显示三维图像 的细节 。

　　03量子虫洞是怎么创造出来的？

　　2019年谷歌 的物理学家们提出了一种实验假说 ，认为一个在物理实验室中可以再造 的量子态 ，能被解释为在两个黑洞之间 的虫洞中穿越 的信息。

　　现在，来自谷歌 、MIT 、费米实验室和加州理工学院 的科学家们，用9个量子位 、1台量子计算机模拟出了对应的量子动力学 。在同一个量子芯片中，他们创建了两个纠缠的量子系统 ，并将一个量子位放入其中一个量子系统。结果，他们在另一个量子系统中观察到了这个量子位“穿越虫洞”而来的信息，结果符合预期的引力性质。

　　这 是什么意思？大家可以设想在两组纠缠粒子之间，穿上一根电线或其它任何 的物理连接，让粒子们编码出虫洞的两个口。

　　在这种耦合作用下，操作其中一侧 的粒子 ，会引起另一侧粒子 的变化 。这样就有可能在两侧粒子之间撑开一个虫洞。

　　图片来源 ：inqnet/A.Mueller 量子计算机 的模拟显示了信息如何通过虫洞

　　尽管存在争议，但是这项前所未有的实验，探索了时空以某种方式从量子信息中产生的可能性。随着量子装置的不断改进 ，错误率会更低，芯片会更强 ，那么对引力现象 的研究也会更加深入。

　　END

　　资料来源：中科院物理所 、极目新闻 、科技日报 、环球科学、量子位

　　整理：董小娴

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