蟲洞是理論假設能連接 2 個不同時空的隧道,若真實存在會如何運作?物理學家現在首次利用量子電腦成功模擬可穿越的蟲洞,並證實訊息可於 2 個量子系統間傳送。
1930 年代,愛因斯坦與納森·羅森研究引力場方程時假設黑洞與白洞透過蟲洞連接,並認為可透過蟲洞進行瞬時空間轉移或時間旅行,這種無論距離多遠都能瞬間傳送的行為與量子物理學有有趣關聯。
但我們對蟲洞特性仍知之甚少,甚至有幾種相互矛盾的模型、還衍生出悖論:想找到更多蟲洞,就需觀察真正的蟲洞,但要觀察蟲洞前,需要找到更多蟲洞。
所幸借助當今科技,先進電腦模擬或許能幫助打破悖論循環,讓物理學家測試不同蟲洞模型並檢驗。加州理工學院、哈佛大學、美國費米國家實驗室、Google 工程師利用 Google 超導體量子處理器 Sycamore 首次模擬蟲洞,實現目標。
團隊先使 2 個能模擬量子引力效應的既有 SYK 模型糾纏,接著把量子比特發送至其中一個系統,隨後訊息於另一個系統出現,證明量子隱形傳態((quantum teleportation)存在,且因 SYK 模型模擬量子引力,表明這是蟲洞在現實宇宙運作的真實模擬。
此外,過去理論表明蟲洞這條捷徑轉瞬即逝,若想讓蟲洞長時間開啟,周遭就必須有具負能量的奇異物質創造排斥效應抵消蟲洞自身引力,而團隊於新模擬測試了這個想法,真的驗證蟲洞只有被負能量脈衝擊中時,才會發揮傳送作用。
當然,科學家只是從一個量子系統展示蟲洞的關鍵特性,並非發現真正的蟲洞,但或許有助天文學家理解如何在宇宙尋找蟲洞。
新論文發表在《自然》(Nature)期刊。