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

【光明图刊】春运大幕将启 铁路列车整装待发******

　　2023年春运将于1月7日拉开大幕 。为保障运营安全平稳 ，各地铁路局加大检查 、检修和安全巡查力度，为乘客春运期间出行保驾护航。

　　2023年1月6日，河南郑州 ，郑州动车段机械师正在对入库动车组列车进行走行部检查 。(王玮摄/光明图片)

　　2023年1月6日凌晨 ，在沪昆高铁贵州铜仁南站站区 ，贵阳高铁工务段 的工作人员开展铁路设备巡检 ，确保春运动车运行安全。(胡攀学摄/光明图片)

　　2023年1月6日 ，陕西西安，中国铁路西安局集团有限公司西安动车段存车场 ，一列列动车组整装待发迎接2023年春运 。(王曙天摄/光明图片)

　　2023年1月5日 ，在中国铁路郑州局集团有限公司洛阳机务段检修车间 ，工作人员正在进行检修作业 。(张怡熙摄/光明图片)

　　2023年1月4日，杭州西动车所 ，地勤机械师在对复兴号智能动车组进行检查。(周围摄/光明图片)

　　2023年1月4日，在南京东机辆段南京整备车间 ，铁路职工在对一台内燃机车轮对进行检修 。(苏阳摄/光明图片)

　　2023年1月3日，航拍中国铁路成都局集团有限公司成都动车段的存车线 ，配属该段 的155组动车组完成检修集结完毕，犹如“陆地航母”一般，蓄势待发 。(苏志刚摄/光明图片)