蟲洞是科幻作品的主打，而且有可能存在于現(xiàn)實(shí)宇宙中。但它們會如何工作呢?物理學(xué)家現(xiàn)在用一個量子處理器來模擬一個可穿越的蟲洞，在兩個量子系統(tǒng)之間傳送信息。在小說中，蟲洞通常被描述為連接空間中兩個遙遠(yuǎn)點(diǎn)的隧道，允許瞬間穿越宇宙。但是，雖然它們可能看起來只是一個方便的故事裝置，但蟲洞在現(xiàn)實(shí)中卻出奇的合理。

愛因斯坦本人在他的廣義相對論中提出了它們的存在，此后的幾十年里，科學(xué)家們一直在研究我們可能在哪里以及如何找到它們。

但對它們的特性仍然知之甚少，幾種相互矛盾的模型都有可能。這就產(chǎn)生了一個悖論--為了找出更多的知識，我們需要對真正的蟲洞進(jìn)行觀測，但為了觀測它們，我們又需要找出更多的東西，這樣我們就知道要尋找什么。計算機(jī)模擬可以幫助打破這一怪圈，讓物理學(xué)家測試不同的蟲洞模型，以觀察它們可能會有什么表現(xiàn)。

在新的研究中，科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。不過這種模擬不能在普通的計算機(jī)上運(yùn)行--它需要量子計算機(jī)的力量，量子計算機(jī)可以進(jìn)入量子物理學(xué)的奇特領(lǐng)域，進(jìn)行傳統(tǒng)計算機(jī)無法企及的計算。

該團(tuán)隊正在研究蟲洞和量子物理學(xué)之間的有趣關(guān)聯(lián)--蟲洞在眨眼間將東西送過宇宙的想法聽起來很像量子傳送，在那里，信息可以在兩個糾纏的粒子之間立即發(fā)送，無論它們相距多遠(yuǎn)。

來自加州理工學(xué)院、哈佛大學(xué)、費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室和Google的科學(xué)家利用Google的Sycamore量子處理器首次模擬了蟲洞。關(guān)鍵是一個被稱為SYK的既定模型，它可以模擬量子引力效應(yīng)--在這種情況下，研究小組將兩個簡化的SYK系統(tǒng)糾纏在一起，然后將一個量子比特(qubit)的信息發(fā)送到其中一個。

果然，該信息從第二個系統(tǒng)中出現(xiàn)了。這不僅證明了量子傳送，而且由于這兩個SYK模型也模擬了量子引力，它是對現(xiàn)實(shí)世界中可穿越的蟲洞如何工作的現(xiàn)實(shí)模擬。

長期以來，人們一直預(yù)測，為了使蟲洞保持足夠長的開放時間，以便有東西通過，它需要受到負(fù)能量爆炸的沖擊。在模擬中，研究小組測試了這一想法，并發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)他們用模擬的負(fù)能量脈沖擊中它時，蟲洞的特征才會起作用--但不是正能量。該團(tuán)隊說，這驗(yàn)證了該模型所代表的不僅僅是一個標(biāo)準(zhǔn)的量子傳送事件。

當(dāng)然，這與實(shí)際的時空隧道相去甚遠(yuǎn)，但該團(tuán)隊表示，如果現(xiàn)實(shí)世界的蟲洞存在的話，這個模型可以幫助物理學(xué)家探測其特性。這可能會促進(jìn)我們對它們的理解，以至于我們最終會研究出如何在宇宙中尋找它們。

這項研究的主要研究人員瑪麗亞-斯皮羅普魯說："我們發(fā)現(xiàn)了一個量子系統(tǒng)，它表現(xiàn)出引力蟲洞的關(guān)鍵特性，但又足夠小，可以在當(dāng)今的量子硬件上實(shí)現(xiàn)。這項工作構(gòu)成了向使用量子計算機(jī)測試量子引力物理學(xué)的更大計劃邁出的一步。它并不像其他計劃中的實(shí)驗(yàn)?zāi)菢犹娲鷮α孔右Φ闹苯犹綔y，這些實(shí)驗(yàn)可能在未來使用量子傳感來探測量子引力效應(yīng)，但它確實(shí)提供了一個強(qiáng)大的測試平臺來鍛煉量子引力的想法。"

該研究發(fā)表在《自然》雜志上。