超光速旅行成真？Google的量子電腦顯示蟲洞可能真實存在

阿爾伯特·愛因斯坦 (Albert Einstein) 被公認為史上最具影響力的物理學家之一，他當之無愧。他創造了各種各樣的相對論理論，這些理論支配著高速運動物質的行為，並將引力重新想像成時空的彎曲。他也對量子力學的特性進行了大量的論述，雖然他拒絕承認量子力學從根本上是正確的，但卻探索了該理論的含義。 

雖然愛因斯坦作為天才的聲譽牢不可破，但多一些任何額外的驗證也沒什麼不好，尤其是當它圍繞著愛因斯坦最奇異的預言之一：蟲洞，也就是宇宙空間中的通道。 

本周，來自加州理工學院、谷歌、費米實驗室、麻省理工學院和哈佛大學的研究人員聯盟使用一種稱為 sycamore 量子處理器的設備來生成和控制相當於蟲洞的東西。（Sycamore 是由谷歌開發的量子電腦。） 這如何運作？這歸結於愛因斯坦的兩個想法之間複雜的相互關聯。

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蟲洞和量子糾纏 

1935 年，愛因斯坦與他的學生納森·羅森 (Nathan Rosen) 一起研究如何將他的重力理論，即廣義相對論，轉化為一個統一理論。一個問題是該理論預測黑洞中心存在無限大。當一顆死亡恒星的總質重塌縮成零大小的點（稱為奇點）時，就會出現這些無限大。 

羅森和愛因斯坦嘗試了其他可能的解決方案，包括使用一些創造性的數學將兩個奇點替換為相連的管道。這些管道被稱為愛因斯坦-羅森橋，或者更通俗地稱為「蟲洞」。從理論上來說，物體可以進入一個蟲洞並從另一個蟲洞出來，即使蟲洞的兩端相距遙遠。物體將穿越額外的維度。這項工作稱為 ER 理論。 

蟲洞是科幻小說作家的最愛，因為它們提供了超光速旅行的可能性。太空船可以在零時間內旅行長距離。儘管製造蟲洞存在許多實際問題，但其中一個特別重要的問題是，除非由大量負能量穩定，否則它們是不穩定的。 

同年，愛因斯坦和羅森還與另一位名叫伯里斯·波多爾斯基 (Boris Podolsky) 的物理學家一起研究了量子力學的一個主題。這個主題涉及量子糾纏，它考慮最初相互接觸的兩個物體的行為，使它們的屬性相互交織。雖然這兩個物體的屬性都沒有確定——這是量子力學瘋狂的一部分——但它們彼此相反的事實從一開始就被「固定」了。 

麻煩的是，即使你將這兩個物體分開很遠距離並測量其中一個的屬性，你也會立即知道另一個的屬性，儘管在進行測量之前，這兩個物體的屬性都沒有確定。這被稱為愛因斯坦-波多斯基-羅森(EPR)悖論，以研究人員的字母縮寫命名。 

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ER = EPR 

ER 理論和 EPR 佯謬在很長一段時間都被認為是奇怪的現象，然而直到最近十年，科學家們才開始理解這兩個想法有更深的聯繫。事實上，已經變得清楚的是，這兩個想法在許多方面在功能上是相同的。物理學家胡安·瑪律達塞納 (Juan Maldacena) 和倫納德·薩斯坎德 (Leonard Susskind) 通常被認為在這一認識方面做出了一些關鍵貢獻，瑪律達塞納更是用簡潔的表達概括了這一觀察：「ER = EPR」。

如果ER = EPR確實是真的，那麼我們很幸運，因為雖然我們無法創造和生成蟲洞，但我們當然可以進行 EPR 測量。我們已經這樣做了數十年了。 

蟲洞可能是真實的

這就是這項新宣佈的內容。研究人員在《自然》雜誌上發表的一篇論文中，開發了一種簡化的方法來解決這個問題，並在量子電腦上模擬了蟲洞行為。他們發現結果完全符合預期。他們甚至能夠模擬出正負能量主宰理論蟲洞的情況，並發現，雖然正能量選項是不穩定的，但負能量選項是穩定的——正如 ER 理論所暗示的那樣。

就 EPR 和 ER 在數學上是相同的而言，這項工作表明蟲洞不僅僅是理論上的奇怪現象。 

重要的是要注意，研究人員並沒有生成物理蟲洞。沒有物體被轉移到額外的維度。相反，展示的是量子行為。然而，由於 ER 和 EPR 的數學深度交織在一起，新的結果表明蟲洞至少是一種可能性。 

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量子引力 

這項工作的更深層含義是，它為研究人員提供了一個實驗室，不僅可以探索ER理論和EPR悖論，還可以探索一個被稱為量子引力的理論，量子引力是將引力擴展到微觀世界的理論。一個成功的量子引力理論將近一個世紀以來一直困擾著科學界，因此這種新能力可能有助於照亮前進的道路。事實上，量子計算使研究人員能夠測試幾年前根本不可能的想法。

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資料來源：

• Google’s quantum computer suggests that wormholes are real