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※ 本文轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2022-12-05 10:18:07
看板 Gossiping
作者 YummyMcGee (NBA我最聰明)
標題 [新聞] 科學家造出史上首個「蟲洞」,登上Nature
時間 Mon Dec  5 09:20:22 2022


1.媒體來源:
techbang

2.記者署名:
bigdatadigest

3.完整新聞標題:
科學家造出史上首個「蟲洞」,登上Nature封面

4.完整新聞內文:
這項史無前例的實驗探索了「時空」以某種方式從量子資訊中出現的可能性,儘管該工作
的解釋仍然存在爭議。

作為生活在3D世界裡的人,我們似乎都思考過一個問題:時空穿越是可以實現的嗎?

1916 年,奧地利物理學家 Ludwig Flamm 首次提出了「蟲洞(wormhole)」的概念,
1930 年代由愛因斯坦及納森 ·  羅森在研究引力場方程時假設黑洞與白洞通過蟲洞連接
,因此「蟲洞」又被稱作「愛因斯坦—羅森橋」。「蟲洞」被認為是宇宙中可能存在的「
捷徑」,物體透過這條捷徑可以在瞬間進行時空轉移。然而,科學家們一直無法證實蟲洞
的客觀存在。


現在,科學家們創造了有史以來第一個蟲洞,研究論文登上了《Nature》雜誌的封面。

論文連結:Traversable wormhole dynamics on a quantum processor
▲ 論文連結:Traversable wormhole dynamics on a quantum processor

蟲洞就像一個全像圖,由儲存在微型超導電路中的量子位元資訊或「qubit」組成。該研
究透過操縱量子位元,成功透過蟲洞發送了資訊。

這項研究是由加州理工學院物理學教授 Maria Spiropulu 領導的,研究團隊使用Google
的量子電腦 Sycamore 實現了一種新型的「蟲洞隱形傳態協議」。

圖片加州理工學院物理學家 Maria Spiropulu 。圖源:量子雜誌。
▲ 圖片加州理工學院物理學家 Maria Spiropulu 。圖源:量子雜誌。
全像原理是基於黑洞的量子性質提出的一種基本原理,涉及基礎物理學、量子力學和廣義
相對論。自 1930 年代以來,物理學家一直在努力調和這些互不相干的理論。1990 年代
以來全像原理在兩個框架之間提出了數學等價或「對偶性」。全像原理認為廣義相對論描
述的彎曲時空連續體實際上是一個偽裝的粒子量子系統。時空和引力從量子效應中產生,
就像 3D 全像圖從 2D 模式中投射出來一樣。


而 Spiropulu 等人進行的這項新實驗證實:我們可以在量子電腦中控制量子效應,可以
產生我們期望在相對論中看到的現象——蟲洞。

需要明確的是,與普通的全像圖不同,蟲洞不是我們可以看到的。蟲洞的主要開發者、哈
佛大學的共同作者 Daniel Jafferis 認為:雖然我們的研究成果可以被認為是「真實時
空的 filament」傳送協議,但它不是我們和 Sycamore 電腦所在的同一現實世界的一部
分。全像原理表明,這兩種現實——有蟲洞的現實和有量子位元的現實——是同一物理學
的不同版本,但如何概念化這種二元性仍然是個謎。


對於研究結果的基本含義,科學界可能會有各種不同的意見。但至關重要的是,實驗中的
全像蟲洞由與我們所在宇宙的時空不同的時空組成。該實驗是否進一步證明了我們居住的
時空也是全像的,這一點值得商榷。


Jafferis 說:「我認為宇宙中的引力確實是從一些量子位元中產生的,就像這個一維蟲
洞是從 Sycamore 晶片中產生的一樣。但我們還不能完全確定,我們仍在努力探索。」

背景
AdS/CFT 的對應關係是在一系列由問題引起的探究結束時發現的。在一個單一的空間區域
內,能容納的最大訊息量是多少?如果有人問工程師,一個資料中心可能儲存多少資訊,
答案很可能是「這取決於其中記憶體晶片的數量和類型」。但令人驚訝的是,資料中心內
的東西最終並不那麼重要。如果人們把越來越多的記憶體晶片和越來越密集的電子設備塞
進資料中心,那麼它最終會坍縮成一個黑洞,消失在事件視界(event horizon)後面。

當雅各布· 貝肯斯坦和史蒂芬· 霍金等物理學家試圖計算黑洞的資訊含量時,他們驚訝地
發現,它是由事件視界的面積給出的,而不是由黑洞的體積。這看起來就像黑洞內部的資
訊被寫在了事件視界上。具體來說,一個黑洞的事件視界可以用 A 個微小單位的面積(
每個單位稱為「普朗克面積」,為 2.6121× 10^-70 平方公尺)來鋪設,最多有 A/4 比
特的資訊。這個極限被稱為「貝肯斯坦 - 霍金邊界」。


這一發現表明,一個區域所能容納的最大訊息量未必與它的體積成正比,而是與該區域邊
界的表面積成正比,這暗示了量子資訊與我們日常經驗中的3D空間世界之間的一種有趣的
關係。這種關係已被「它來自量子位元」(It from qubit)這一短語所概括,描述了物
質(它)如何從量子資訊(量子位元)中出現。


雖然對普通時空來說,正式確定這種關係是困難的,但最近的一項研究取得了具有雙曲幾
何的假想宇宙的顯著進展,被稱為「反德西特空間」(anti-de Sitter space),其中量
子引力理論的構建更加自然。


在反德西特空間中,對有引力作用的空間體積的描述,可以被認為是在包圍該體積的邊界
上編碼的:空間內的每個物體在邊界上都有相應的描述,反之亦然。這種資訊的對應關係
被稱為「全像原理」,這是一個受貝肯斯坦和霍金的觀察啟發的通用原理。


「穿越」成真?科學家造出史上首個「蟲洞」,登上Nature封面

AdS/CFT 的對應關係使物理學家能夠將空間中的物體與表面上相互作用的量子位元的特定
集合聯繫起來。也就是說,邊界的每個區域(在量子資訊中)都編碼了時空中某個區域的
內容,這樣一來,任何給定位置的物質都可以由量子資訊「構建」出來。這使得量子處理
器可以直接與量子位元一起工作,同時提供對時空物理學的洞察力。透過仔細定義量子電
腦的參數來類比一個給定的模型,我們就可以研究黑洞,甚至更進一步研究兩個相互連接
的黑洞——一種被稱為「蟲洞」的配置,或「愛因斯坦 - 羅森橋」。


實驗室中的量子引力
Google的研究者計畫在 Sycamore 處理器上實現這些想法,他們構建了一個與可穿越蟲洞
對等的量子系統。通過全像原理從量子資訊語言轉化為時空物理學,該實驗讓一個粒子落
入蟲洞的一邊,觀察它在另一邊出現。


在最近的研究中,Daniel Jafferis、Ping Gao 和 Aron Wall 證明了可穿越蟲洞的可能
性。蟲洞長期以來一直是科幻小說的主題,但一個「憑想像」構建的蟲洞會在穿過它的粒
子上坍縮。


研究者表明:負能量的衝擊波,即以光速傳播的時空變形,可以解決這個問題,它將蟲洞
撐開足夠長的時間使其可以從中穿越。可穿越蟲洞中負能量的存在類似于凱西米爾效應中
的負能量,即真空能量將緊密間隔的板塊推到一起。在這兩種情況下,量子力學允許空間
中某一特定位置的能量密度為正或負。另一方面,如果蟲洞經歷了一個正能量的衝擊波,
就不會有資訊被允許通過。


用全像原理來創造一個蟲洞的最簡單應用需要很多很多的量子位元——事實上,要想接近
理論物理學家給出的鉛筆和紙張的解決方案,就需要非常多的量子位元。隨著量子位元數
量的減少,還需要額外的修正,而這些修正在今天仍然不為人所知。要在數量有限的量子
電腦上建立一個可穿越的蟲洞,需要新的思路。


研究者之一 Zlokapa 採用深度學習的思路設計了一個小型的量子系統,保留了引力物理
學的關鍵方面。神經網路是透過反向傳播進行訓練的,這種方法透過直接計算網路各層的
梯度來最佳化參數。為了提高神經網路的性能,防止其對訓練資料集過擬合,機器學習研
究者採用了大量的技術,比如稀疏化試圖透過將盡可能多的權重設置為零來限制網路中的
資訊細節。


圖片Alex Zlokapa 是麻省理工學院的一名研究生,他在大學時就加入了蟲洞項目。在研
究中,他找到了一種方法來簡化蟲洞協議,使其足以在Google的量子電腦上運行。圖源:
量子雜誌。

▲ 圖片Alex Zlokapa 是麻省理工學院的一名研究生,他在大學時就加入了蟲洞項目。在
研究中,他找到了一種方法來簡化蟲洞協議,使其足以在Google的量子電腦上運行。圖源
:量子雜誌。


同樣,為了創建蟲洞,研究者從一個大的量子系統開始,把它當作一個神經網路。反向傳
播更新了系統的參數以保持引力特性,而稀疏化減少了系統的大小。他們應用機器學習來
學習一個系統,只保留了一個關鍵的引力特徵:使用負能量衝擊波的重要性。訓練資料集
比較了粒子穿越一個用負能量撐開的蟲洞和用正能量塌縮的蟲洞的動態。通過確保學到的
系統保留這種不對稱性,他們得到了一個與蟲洞動力學一致的稀疏模型。


「穿越」成真?科學家造出史上首個「蟲洞」,登上Nature封面



研究者們對新的量子系統進行了許多測試,以確定它是否表現出超越不同能量衝擊波所引
起特徵的引力行為。例如,雖然量子力學效應能以多種方式在量子系統中傳遞資訊,但在
時空中傳播的資訊——包括通過蟲洞——必須是因果一致的。這一點和其他特徵在經典電
腦上得到了驗證,證實了量子系統的動力學與通過全像原理辭典中的引力解釋是一致的



將可穿越蟲洞作為實驗在量子處理器上實現是一個異常微妙的過程。跨越量子位元的資訊
傳輸的微觀機制是高度混亂的:想像一滴墨水在水中旋轉。當一個粒子落入蟲洞時,它的
資訊會被塗抹在全像圖的整個量子系統中。為了使負能量衝擊波發揮作用,資訊的擾亂必
須遵循一種特殊的模式,即所謂的「完美尺寸纏繞(perfect size winding)」。


在粒子撞上負能量衝擊波後,混亂的模式有效地反向進行:當粒子從蟲洞中出現時,就好
像墨滴通過完全撤銷其原來的湍流擴散而重新組合在一起。如果在任何一個時間點上,發
生了一個小錯誤,混沌動力學就不會自我撤銷,粒子也就無法通過蟲洞了。


「穿越」成真?科學家造出史上首個「蟲洞」,登上Nature封面



在 Sycamore 量子處理器上,研究者測量了當應用負能量和正能量衝擊波時,有多少量子
資訊從系統的一側傳遞到另一側。他們觀察到兩種能量之間有輕微的不對稱性,顯示出可
穿越蟲洞的關鍵特徵。由於該協議對雜訊的敏感性,Sycamore 處理器的低錯誤率對測量
訊號至關重要;即使有 1.5 倍的雜訊,訊號也會被完全掩蓋。


展望
引力只是量子電腦探索複雜物理理論的獨特能力的一個例子:量子處理器可以提供對時間
晶體、量子混沌和化學的洞察力。這項蟲洞動力學的工作,代表了使用量子處理器發現基
本物理學的一步。


隨著量子設備的不斷改進,更低的錯誤率和更大的晶片將允許研究者們對引力現象進行更
深入的探測。與記錄周圍世界引力資料的實驗不同,量子電腦提供了一個探索量子引力理
論的工具。未來,量子電腦將有助於發展對未來量子引力理論的理解,超越目前的模型



資料來源:

Making a Traversable Wormhole with a Quantum Computer

5.完整新聞連結 (或短網址)需放媒體原始連結,不可用轉載媒體連結:
https://www.techbang.com/posts/102138-wormhole-quantum-computer
「穿越」成真?科學家造出史上首個「蟲洞」,登上Nature封面 | T客邦
[圖]
這項史無前例的實驗探索了「時空」以某種方式從量子資訊中出現的可能性,儘管該工作的解釋仍然存在爭議。 ...

 

6.備註:
太好了 以後台北到高雄只要一秒

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bill403777: 世界跟不上萬華1F 114.137.219.133 台灣 12/05 09:20
neilisme: CDC只要一句話就能製造萬華蟲洞了2F 61.216.64.210 台灣 12/05 09:21
syldsk: 只是車欠骨豊3F 118.161.200.91 台灣 12/05 09:21
ePaper: 我等Linvo出來說這個成果的影片解釋4F 114.36.1.89 台灣 12/05 09:22
abcd5566: 多啦a夢的任意門5F 39.9.69.228 台灣 12/05 09:22
Newtype: 向蟲洞發訊息  是命運石之門的選擇嗎6F 61.227.183.126 台灣 12/05 09:22
johnhmj: 亂開蟲洞很危險 完全不知道另一端是什麼7F 114.136.207.0 台灣 12/05 09:24
mecca: 太好嘞終於買得起台灣的房8F 211.74.96.182 台灣 12/05 09:25
eva19452002: 嗯,跟我想的一樣9F 118.232.64.229 台灣 12/05 09:26
hank81177: 跟我想得差不多10F 223.137.51.0 台灣 12/05 09:29
nxuanr: 可不可以傳個100萬美金給我 我快窮死了11F 114.43.191.123 台灣 12/05 09:30
chocopoodle: 我也是這樣12F 61.66.151.73 台灣 12/05 09:30
dick929: 雖然這篇是中文,但是我完全看不懂13F 49.216.54.92 台灣 12/05 09:31
breastlover: 不就拿一張紙,對折,戳一個洞,蟲洞14F 49.216.51.199 台灣 12/05 09:32
kiliasnake: 麥特戴蒙可以準備出發了15F 42.77.218.234 台灣 12/05 09:32
Kazetachinu: caltech就是屌16F 42.75.238.216 台灣 12/05 09:32
breastlover: 就完成了17F 49.216.51.199 台灣 12/05 09:32
InfinitySA: 科學的論述如果都是這樣 難怪大家看18F 140.124.3.122 台灣 12/05 09:32
InfinitySA: 不懂  應該要整理成平易近人的說法
tactics2100: 蟲洞本身就很危險 要開得大到半徑兩20F 223.137.48.125 台灣 12/05 09:33
tactics2100: 光年 才夠一個人的大小從中心安全通
tactics2100: 過而不會被磁場分解 而開到半徑兩光
tactics2100: 年的耗量要花費幾億個太陽的能量
NewPassat: 還有幾集可以逃?24F 101.10.3.201 台灣 12/05 09:34
gk1329: 結論 電腦模擬的喇 幹25F 27.51.113.78 台灣 12/05 09:35
murray5566: 時間停止中:萬華早就有了 世界怎麼跟26F 122.11.214.114 新加坡 12/05 09:36
murray5566: 的上
darktasi: 馬克華柏格可以去救麥特戴蒙了28F 1.161.194.248 台灣 12/05 09:36
xxxcat 
xxxcat: 可以傳人在叫我29F 114.136.141.216 台灣 12/05 09:38
VOLK11: 那是蟲洞model,不是真蟲洞30F 118.166.14.138 台灣 12/05 09:42
VOLK11: 蟲洞是可以穿越時空的量子狀態
VOLK11: 沒有做到之前,只是地球模組
jplix: 太好了歐印蘋果33F 68.190.237.95 美國 12/05 09:44
VOLK11: 其實地球科學家已經滿聰明了34F 118.166.14.138 台灣 12/05 09:45
VOLK11: 那麼物質硬梆梆的世界,用假設推論
VOLK11: 一些算式和實驗方法已經能摸到邊
VOLK11: 個人只是感知告知一下,+(蟲洞不完全是人
VOLK11: 為的),蟲洞本身也有宇宙自然成分在裡面
VOLK11: 正如同要走一趟山脈,開出一條路
VOLK11: 那(山脈)本身要適合開路
VOLK11: 蟲洞的確可以減少星際旅行的距離
wayhowhown: 還有幾集可以逃?42F 101.137.223.83 台灣 12/05 09:48
VOLK11: 就是A星系到B星系可以利用疊合的時空43F 118.166.14.138 台灣 12/05 09:49
VOLK11: 抄近路,但是蟲洞的出入口
VOLK11: 就算連外星大大也要花費很多物理方式維持
nbalook: 不是早跟你們說過了嗎46F 106.64.160.232 台灣 12/05 09:51
VOLK11: 因為量子的世界,(粒子是會動的)47F 118.166.14.138 台灣 12/05 09:51
VOLK11: 不是像地球一個蘿蔔一個坑
InfinitySA: 所以人被磁場分解 就是是資訊遺失了嗎49F 140.124.3.122 台灣 12/05 09:52
dylancdylanc: 台灣頭台灣尾捲起來 基隆屏東馬上50F 1.163.25.11 台灣 12/05 09:52
VOLK11: 樹百年後還是樹,人要物理性位移要走路51F 118.166.14.138 台灣 12/05 09:52
Ark727: 是我有閱讀障礙嗎 怎麼都看不懂52F 101.12.23.164 台灣 12/05 09:52
antigay44: 我看過研究了 還好而已53F 163.27.142.243 台灣 12/05 09:52
dylancdylanc: 通 想去哪就捲到哪...54F 1.163.25.11 台灣 12/05 09:53
VOLK11: 我們的肉體不會沒事散掉靈魂飄走,粒子黏55F 118.166.14.138 台灣 12/05 09:53
VOLK11: 著度高,宇宙蟲洞難度很高
VOLK11: 總之,個人奉勸這些科學家,與其(功能性
VOLK11: )的了解宇宙,還不如靜下心
VOLK11: 了解什麼是宇宙,很多事情
VOLK11: 並不用穿越時空才獲得,就在自己心靈裡
VOLK11: 這裡是賭物質,上次元是賭心靈
VOLK11: 意念的世界,懂不懂
VOLK11: 就算研究出蟲動也很難執行
mikayu: 萬華就有了64F 1.200.74.27 台灣 12/05 09:58
VOLK11: 沒有幾個肉體人能扛住通過蟲洞的高光速65F 118.166.14.138 台灣 12/05 09:58
VOLK11: 用機器人機器人也會解體
VOLK11: 外星人有些是用替身,意識在上面控制
NotOtaku: 萬華就有通到武漢的蟲洞了,世界跟不上68F 211.21.202.103 台灣 12/05 10:00
NotOtaku: 台灣
VOLK11: 厲害的,自己意識可以量子化,隨時解離70F 118.166.14.138 台灣 12/05 10:00
VOLK11: 又重組,但這個科技離地球人認知太遠
EarlyInMay: 講中文72F 111.71.66.0 台灣 12/05 10:01
VOLK11: 主要地球人肉體那麼(紮實)73F 118.166.14.138 台灣 12/05 10:01
VOLK11: 那要靈魂離體飄飄遊宇宙,慢慢研究吧
VOLK11: 意識無光沒水準沒善念上不去喔
tw11509: 世界怎麼跟得上台灣76F 27.53.146.225 台灣 12/05 10:03
rommel1990: half life77F 101.10.109.154 台灣 12/05 10:03
VOLK11: 蟲洞,更正78F 118.166.14.138 台灣 12/05 10:07
aaheecuv: 跪求白話文= =79F 180.177.96.41 台灣 12/05 10:09
Defence24: 跟我想得一樣80F 61.64.25.209 台灣 12/05 10:10
huckebein12: 毀滅戰士81F 42.72.237.187 台灣 12/05 10:10

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( ̄︶ ̄)b j1992624, warrenchen 說讚!
1樓 時間: 2022-12-05 10:36:38 (台灣)
  12-05 10:36 TW
這篇我看的結論是,用量子電腦建AI,然後告訴AI說你幫我算蟲洞要怎麼建,量子計算從N種可能性中抽一種出來說「這可能是蟲洞的樣子」
抽離所有技術名詞,大概是這個意思?
2樓 時間: 2022-12-05 10:36:56 (台灣)
  12-05 10:36 TW
恩....跟我想的一樣
3樓 時間: 2022-12-05 11:14:42 (台灣)
  12-05 11:14 TW
我又被讀心了?
4樓 時間: 2022-12-05 11:30:47 (台灣)
  12-05 11:30 TW
這看起來應該是他們做出了資訊的蟲洞, 並非實體的蟲洞,
伎者是不是搞不清楚被騙了?
5樓 時間: 2022-12-05 11:37:46 (台灣)
+1 12-05 11:37 TW
不能把握的現象只能靠推算,然後科技差距也沒辦法探查蟲洞,差距大到叫猴子製作一顆核子彈都比較簡單
6樓 時間: 2022-12-05 12:00:05 (台灣)
+1 12-05 12:00 TW
···
CDC只要一句話就能製造萬華蟲洞了
7樓 時間: 2022-12-05 12:11:24 (台灣)
  12-05 12:11 TW
推樓上叫猴子製作一顆核子彈的比喻w
8樓 時間: 2022-12-05 12:24:04 (台灣)
  12-05 12:24 TW
我打星海用蟲族的時候會用   還不錯  然後配刺蛇遁地獸
9樓 時間: 2022-12-05 19:23:58 (台灣)
  12-05 19:23 TW
warrenchen 轉錄至看板 warrenchen (使用連結) 時間:2022-12-05 21:06:32
10樓 時間: 2022-12-05 21:48:28 (台灣)
  12-05 21:48 TW
時間是一回事,
地球座標是一回事,
行星座標是一回事,
分子解構還原是一回事。
也許能參考費城計畫。
11樓 時間: 2022-12-05 22:23:40 (台灣)
+1 12-05 22:23 TW
就跟萬華破口一樣憑空出現
12樓 時間: 2022-12-06 01:42:38 (台灣)
  12-06 01:42 TW
支那蟑螂五毛崩潰哭暈在廁所.肏.
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