通過量子處理器探索量子隱形傳態(tài)和蟲洞

作者：大鍋天眼

相當(dāng)于時空中的蟲洞的東西已經(jīng)在量子處理器上被創(chuàng)造出來了。美國的研究人員使用一種先進的量子隱形傳態(tài)協(xié)議打開蟲洞，并通過它發(fā)送量子信號。通過研究傳輸?shù)牧孔?a target="_blank">信息的動力學(xué)，該團隊對引力動力學(xué)有了深入的了解。該實驗可以進一步發(fā)展，以探索量子引力或弦理論。

蟲洞是連接兩個不同時空的橋梁。雖然蟲洞與阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論是一致的，但它們還沒有被物理學(xué)家觀察到。與科幻小說中的蟲洞不同，廣義相對論中的蟲洞是禁止穿越的。然而，具有負能量密度和負壓的物質(zhì)可以打開蟲洞，使其可穿越。但這些理論很難驗證，即使有人可以在實驗室里創(chuàng)造一個蟲洞。

然而這些理論很難驗證，即使有人可以在實驗室里創(chuàng)造一個蟲洞。但是物理學(xué)家另辟蹊徑，在兩個糾纏粒子之間進行信息的量子隱形傳態(tài)。這個過程是瞬間發(fā)生的，因此模擬了通過引力蟲洞發(fā)送量子信息的過程。然而，在這兩種情況下，通信速度都不可能超過光速，因為解碼信息需要亞光速信號。

量子糾纏在量子計算中扮演著重要的角色，因此量子處理器是探索量子隱形傳態(tài)和蟲洞之間相似性的理想實驗設(shè)備。在這種情況下，量子處理器上的量子比特(或量子位)相互糾纏，隱形傳態(tài)相當(dāng)于量子位通過蟲洞。

模擬蟲洞

現(xiàn)在加州理工學(xué)院的MariaSpiropulu、哈佛大學(xué)的Daniel Jafferis領(lǐng)導(dǎo)的小組已經(jīng)做了這樣的實驗。他們的目標(biāo)是創(chuàng)建一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有類似蟲洞的隱形傳態(tài)的正確成分。

他們首先要克服的一個重要挑戰(zhàn)是，要進行正確的實驗，需要大量的量子位，比今天的量子處理器可用的量子位要多得多。為了解決這個問題，研究人員使用機器學(xué)習(xí)來計算出所需的最小量子位的數(shù)量，以及如何對它們進行編碼以建立量子隱形傳態(tài)協(xié)議。他們發(fā)現(xiàn)，他們可以在谷歌懸鈴木量子處理器上用164個雙量子比特門在9個量子位上創(chuàng)建蟲洞動力學(xué)。

研究人員表明，在他們的實驗中，可以通過施加負能量沖擊波使蟲洞打開足夠長的時間，而這負能量沖擊波以量子場的特殊脈沖的形式出現(xiàn)。然后，他們研究了所發(fā)送的量子信息的動力學(xué)。穿過蟲洞的信號經(jīng)歷了一系列的加擾和解擾，量子信息完好無損地離開了蟲洞。

在懸鈴木上，他們分別測量了應(yīng)用負能量沖擊波與正能量沖擊波時，有多少量子信息可以從一側(cè)傳遞到另一側(cè)。他們發(fā)現(xiàn)只有負能量沖擊波才能打開蟲洞，只有這些沖擊波才能讓信號通過?？偟膩碚f，通過蟲洞的信息具有可穿越蟲洞的關(guān)鍵特征。這構(gòu)成了使用量子處理器探索引力物理學(xué)的一步，并可能導(dǎo)致測試平臺的發(fā)展，以研究弦理論和量子引力的思想。

團隊成員Daniel Jafferis認為，還有許多額外的協(xié)議和新想法有待探索，他預(yù)計未來會有更多的“引力實驗”由量子計算機進行。他們下一步想做的事情之一是實現(xiàn)更大的系統(tǒng)，并嘗試觀察出現(xiàn)的蟲洞的更詳細結(jié)構(gòu)和它們的引力動力學(xué)。

編輯：黃飛