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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手绘长图|冬至话食 ：中国人都吃过的“千年名方”
