当两个粒子相互作用时就会产生纠缠 。 根据量子定律 , 粒子可以同时有多种可能的状态 。 这意味着粒子之间的相互作用有多种可能的结果 , 这取决于每个粒子开始时的状态 。 不过 , 它们的最终状态总是相互关联的——粒子A的最终状态取决于粒子B的最终状态 。 在这样的相互作用之后 , 粒子有一个共同的公式 , 它指定了它们可能处于的各种组合状态 。
这个令人震惊的结果 , 让EPR的作者怀疑量子理论:测量粒子A立即决定了B的相应状态 , 无论B有多远 。
自从物理学家在20世纪90年代发现量子纠缠可以进行新的计算以来 , 人们对它的重视程度就直线上升 。 纠缠两个量子位会产生四种可能性不同的状态 。 三个量子位同时产生八种可能状态 , 以此类推 。 “量子计算机”的能力随着每增加一个纠缠量子比特而呈指数增长 。 在过去的几年里 , 由几十个量子比特组成的量子计算机原型已经实现 。
同时 , 量子引力研究人员关注量子纠缠的另一个原因是 , 它可能是时空全息图的源代码 。
ER = EPR关于涌现时空和全息图的讨论始于20世纪80年代末 , 当时黑洞理论家约翰·惠勒发表了时空及其中的一切都可能源自信息的观点 。 很快 , 其他研究人员 , 包括荷兰物理学家杰拉德·T·胡夫特 , 想知道这种出现是否可能类似于全息图的投影 。 在黑洞研究和弦理论中已经出现了这样的例子 , 对一个物理场景的描述可以转换为一个额外的空间维度的同样有效的观点 。 在1994年的一篇题为《全息图中的世界》的论文中 , 斯坦福大学的量子引力理论家伦纳德·苏斯金德丰富了胡夫特全息原理 , 认为广义相对论描述的弯曲时空的体积与该区域低维边界上的量子粒子系统是等价的 。
三年后 , 全息图的一个重要例子出现了 。 新泽西州普林斯顿高级研究所的量子引力理论家胡安·马尔达塞纳发现 , 一种被称为反德西特(AdS)空间的空间确实是一个全息图 。
- 马尔达塞纳(左)和苏斯金德是被称为全息术的量子引力方法的领导者 。 2013年 , 他们提出时空中的虫洞相当于量子纠缠 , 这个猜想被称为ER = EPR 。
马尔达塞纳1997年的论文描述了这种“AdS/CFT对应关系” 。 研究人员说 ,
当马尔达塞纳自己探索动态时空和量子系统之间的AdS/CFT地图时 , 他对虫洞有了新的发现 。 他正在研究一种涉及两组粒子的特殊纠缠模式 , 其中一组粒子中的每个粒子与另一组粒子中的一个粒子纠缠 。 马尔达塞纳表明 , 这种状态在数学上与一个相当戏剧性的全息图是对应的:AdS空间中的一对黑洞 , 它们的内部通过虫洞连接 。
几十年来 , 试图利用基于AdS/CFT的思想一直是数千名最优秀理论家的主要目标 。
马尔达塞纳在2013年意识到他的发现可能意味着量子纠缠和虫洞连接之间更普遍的对应关系之前 , 已经过去了十年 。 他创造了一个神秘的方程——ER = EPR , 苏斯金德马上就明白了 。 两人很快共同提出了这个猜想 ,
也许虫洞连接了宇宙中每一对纠缠的粒子 , 形成了一个空间连接 , 记录了它们共同的历史 。 也许爱因斯坦关于虫洞与粒子有关的预感是正确的 。
我们认为 , 两个黑洞之间的爱因斯坦·罗森桥是由两个黑洞微观状态之间的类似于EPR的相关性创建的 , 而对偶性可能比这更普遍 。 人们很容易认为 , 任何与EPR相关的系统都是由某种ER桥连接的 。
坚固的桥
当杰弗里斯(Jafferis)在2013年的一次会议上听到马尔达西那关于ER = EPR的演讲时 , 他意识到 , 通过推测的对偶性 , 你可以通过调整纠缠模式来设计定制的虫洞 。
杰弗里斯设想在两组纠缠粒子之间串一根线或任何其他物理连接 , 这些粒子编码了虫洞的两个口 。 在这种耦合下 , 对一边的粒子进行操作会导致另一边的粒子发生变化 , 可能会撑开它们之间的虫洞 。 这能让虫洞变得可穿越吗?杰弗里斯最终计算出 , 确实 , 通过耦合两组纠缠粒子 , 你可以在左边的那组粒子上执行一个操作 , 在对偶高维时空图中 , 打开通向右边口的虫洞 , 推动一个量子比特通过 。
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