量子机上模拟虫洞传输首成 引言：探索时空与量子的交汇 近年来，将爱因斯坦广义相对论与量子力学统一的“量子引力”研究备受瞩目。1935年，爱因斯坦—罗森桥（wormhole）作为广义相对论的数学解提出后，科学家一直设想若能保持虫洞可穿越状态，或可实现瞬时跨越遥远时空的“快捷通道”。2022年末，加州理工学院（Caltech）与美国费米国家加速器实验室（Fermilab）等机构的研究团队，首次在量子计算机上用Sachdev–Ye–Kitaev（SYK）模型成功“模拟”了可遍历虫洞，并将一个量子比特（qubit）完好无损地送出，对理解量子引力提供了实验层面的强力佐证。 SYK模型：连接量子与引力的桥梁 SYK模型最初由Sachdev、Ye及Kitaev等人提出，是一类描述大量相互作用的“Majorana费米子”体系的模型，具有与简化黑洞动力学相似的“全局纠缠”和“信息搅拌”特性，因此被视为量子引力的理想“玩具模型”。在该模型的理论框架下，两组SYK系统间通过精心设计的双线性交互，可在其全息对应（holographic duality）下再现可遍历虫洞的关键物理机制：负能量脉冲维持喉部开放，并允许信息通过。 实验实现：Sycamore上的“虫洞” 研究团队选用谷歌的Sycamore量子处理器，通过以下步骤模拟虫洞传输： 稀疏化SYK模型：完整SYK模型需处理数百乃至上千体相互作用，不适合现有量子硬件。团队采用“稀疏化”（sparsification）技术，仅保留最强的四体随机耦合，构建7粒子、仅164个双比特门的简化模型，同时保留关键的“纠缠与搅拌”特性。 构建量子电路：在九比特回路上编码两套SYK系统，利用量子门将初始态置于“热力学双态”（thermofield double）纠缠态，为虫洞模拟奠定全息条件。 施加负能量脉冲：模拟理论上保持虫洞开放所需的负能量扰动，验证仅此脉冲能让信息穿越——正能量相同操作下，则无信息输出。 信息传输验证：将一个待测qubit注入第一套SYK系统后，监测其在第二套系统中被“精准还原”，实现了经典意义上“虫洞穿越”与量子遥传（teleportation）相结合的双重示范。 关键发现与物理意义 完美保真度：量子比特在穿越后保持原有态，表明SYK模型能真实再现虫洞信息传输的无损特性。 负能量效应验证：实验确认，负能量脉冲是开启可遍历虫洞的必要条件，首度在实验中验证了广义相对论对负能量需求的预言。 ER=EPR实验证据：信息“穿越虫洞”与量子纠缠瞬时传输的等价性，为“爱因斯坦—罗森=爱因斯坦—波多尔斯基—罗森”（ER=EPR）猜想提供了实验依据。 与量子遥传及其他模拟的对比 此前多项量子计算机实现的“量子遥传”仅限于两个量子节点之间的经典+纠缠资源交互，本次虫洞实验不仅实现了量子态传输，还融合了量子引力效应的负能量需求，突破了纯信息传输与引力模型结合的壁垒。此外，一些评论指出，超小规模完全可交换模型亦能复制类似传输信号，但仅限于量子算法特征，未包含负能量时序与热化—搅拌动力学，无法代表虫洞的引力物理。 未来前景：安全通信与量子引力实验室 超安全量子信道：基于虫洞模拟的全息通信协议，或可构建对任何窃听者“完全不可见”的量子信道，为数据安全打开新路径。 量子记忆与无能耗循环：虫洞回路示范了在拓扑保护下的量子信息闭环，为持久量子存储与无源量子反馈控制提供了灵感。 量子引力“实验室”：借助日益扩容的量子硬件，未来可模拟更复杂的引力系统——如黑洞信息回味、引力波量子效应等，将理论“悬案”带入可操控的实验范畴。 结语：让宇宙不再神秘 Caltech与Fermilab团队在Sycamore处理器上实现的SYK虫洞模拟，虽未打开真实时空通道，却在量子与引力交汇处掀开了一角“宇宙帷幕”。当我们在量子比特的舞动中，窥见虫洞传输与负能量脉冲的奇异共鸣，意味着人类正迈向用实验手段检验宇宙深层法则的新纪元——在宏观天体与微观量子之间，科学的桥梁正日益坚固。