去年 11 月,一组物理学家声称他们首次在谷歌的 Sycamore 量子计算机中模拟了虫洞。研究人员将信息放入一批模拟粒子中,并表示他们观察到这些信息出现在第二批分离的电路中。 这是一个大胆的主张。虫洞——穿越时空的隧道——是引力理论的产物,阿尔伯特·爱因斯坦帮助推广了这一理论。用量子力学制造出虫洞复制品将是一项了不起的壮举,量子力学是一门完全不同的物理学分支,长期以来一直与引力相矛盾。 果然,三个月后,另一组物理学家提出,这些结果可以通过其他更普通的方法来解释。作为回应,Sycamore 项目团队加倍努力研究他们的研究成果。 他们的案例凸显了一个令人着迷的困境。在量子计算机中成功模拟虫洞可能有助于解决一个古老的物理难题,但到目前为止,量子硬件还不够强大或可靠,无法进行复杂的数学运算。不过,他们很快就能实现这一目标。 [相关:走进量子计算机的中心] 挑战的根源在于数学体系的差异。“传统”计算机(例如您用来阅读本文的设备)使用“位”来存储数据并进行计算,这些位通常由硅制成。这些位是二进制的:它们可以是零或一,没有其他。 对于绝大多数人类任务来说,这没有问题。但二进制并不适用于破解量子力学的奥秘——指导宇宙最小尺度的奇异规则——因为该系统本质上是以完全不同的数学形式运行的。 量子计算机的出现,将硅比特换成了遵循量子力学的“量子比特”。量子比特可以是零、一,或者由于量子技巧,可以是零和一的某种组合。量子比特可以使某些计算变得更容易管理。2019 年,谷歌运营商使用 Sycamore 的量子比特在几分钟内完成了一项任务,他们说传统计算机需要 10,000 年才能完成这项任务。 有几种方法可以用计算机求解的方程来模拟虫洞。2022 年论文的研究人员使用了一种称为 Sachdev–Ye–Kitaev (SYK) 模型的模型。经典计算机可以计算 SYK 模型,但效率很低。该模型不仅涉及远距离相互作用的粒子,还具有很大的随机性,而这两者都是经典计算机难以处理的。 甚至虫洞研究人员也大大简化了 SYK 模型以用于他们的实验。“他们所做的模拟实际上很容易用经典方法完成,”加州理工学院的物理学家 Hrant Gharibyan 说道,他没有参与该项目。“我可以在笔记本电脑上完成。” 但简化模型又引出了新的问题。如果物理学家想通过量子数学证明他们创造了虫洞,那么他们就很难确认他们确实创造了虫洞。此外,如果物理学家想了解量子力学如何与引力相互作用,他们可以利用的信息就会减少。 批评者指出,Sycamore 实验使用的量子比特不够多。虽然你的手机或电脑芯片可能有数十亿或数万亿比特,但量子计算机的比特要小得多。特别是虫洞模拟,使用了 9 个。 虽然该团队当然不需要数十亿个量子比特,但据专家称,他们应该使用超过九个量子比特。“通过九个量子比特的实验,你不会学到任何你从经典模拟实验中不知道的东西,”德克萨斯大学奥斯汀分校的计算机科学家 Scott Aaronson 说,他不是这篇论文的作者。 如果说规模是问题所在,那么目前的趋势让物理学家有理由乐观地认为,他们可以在量子计算机中模拟出一个合适的虫洞。仅仅十年前,即使让一个量子比特发挥作用也是一项了不起的壮举。2016 年,第一台具有云访问权限的量子计算机有五个量子比特。现在,量子计算机有几十个量子比特。谷歌 Sycamore 最多有 53 个量子比特。IBM 计划在 2020 年代中期推出一系列量子计算机,其量子比特将超过 1,000 个。 此外,如今的量子比特极其脆弱。即使是很小的噪声或微小的温度波动(量子比特需要保持在极低的温度下,略高于绝对零度)也可能导致介质退相干,使计算机脱离量子世界,回到平凡的经典比特。(较新的量子计算机专注于尝试使量子比特“更清洁”。) 有些量子计算机使用单个粒子,有些则使用原子核。而谷歌的 Sycamore 则使用超导线圈。这一切都表明,量子比特正处于 VHS 与 Betamax 的较量时代:有多个竞争对手,而且尚不清楚哪个量子比特(如果有的话)会成为无处不在的传统硅芯片的对等物。 “你需要制造更大的量子计算机和更清晰的量子位,”Gharibyan 说,“那时真正的量子计算能力才会到来。” [相关:科学家着眼于实验室培育的大脑以取代硅基计算机芯片] 对于许多物理学家来说,这就是巨大的无形回报。量子物理学指导着宇宙的最小尺度,但无法完全解释引力,而引力指导着宇宙的最大尺度。量子虫洞(量子比特的有效传送)可以弥补这一差距。 因此,谷歌用户并不是唯一研究这个问题的物理学家。2022 年早些时候,第三组研究人员发表了一篇论文,列出了他们在量子计算机中检测到的传送迹象。他们没有通过模拟虫洞发送量子比特——他们只发送了一个经典比特——但这仍然是一个有希望的一步。更好的量子引力实验,例如模拟完整的 SYK 模型,是为了“纯粹扩展我们构建处理器的能力”,Gharibyan 解释道。 即使量子计算机真的能达到数千个量子比特,阿伦森也怀疑虫洞能否以有意义的形式建模。“至少有机会了解一些与量子引力有关的东西,否则我们不知道该如何计算,”他说。“即便如此,我也很难让专家告诉我那是什么。” |
每年,帝王蝶都会从加拿大北部迁徙到墨西哥湾沿岸。科学家们对这次神秘旅程的几个方面都很着迷,从它如何影...
每个人都会在泳池里小便。这是许多研究公共氯化游泳池安全性的化学家做出的安全且明智的假设。但让我们面对...
瓦尔基里的餐桌 II 全面评测与推荐 - 瓦尔基里的餐桌 II概述《女神的餐桌 II》是一部电视动画...
显然,世界末日即将来临,这得感谢任天堂的那些混蛋以及他们以统治世界为目的的游戏 Pokémon Go...
7 月,詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 发回图像,其中一张遥远恒星 WR140 的照片引发了...
从隔壁房间,透过厚厚的花岗岩墙,传来一阵“突突突突”的声音,就像一列古老的蒸汽火车驶来。绕过拐角,我...
Kotori Samba:歌舞岛上的趣味冒险《小鸟桑巴》是2015年4月4日在东京电视台播出的电视动...
《龙珠Z:激战!!百亿战士》:将鸟山明的世界观带回大银幕1992年3月7日,动画电影《龙珠Z:激战!...
《恶魔人:妖娆圣光篇》:深化永井豪世界观的 OVA 魅力■ 公共媒体卵子■ 原创媒体漫画■ 发布日期...
一种新发现的狼蛛生活在亚利桑那州奇里卡瓦山脉的森林中,可以抵御高海拔和寒冷的冬天——但人类对该地区的...
1967 年 1 月 27 日,阿波罗 1 号机组人员在一次例行发射前测试中丧生。飞船中的一根电线...
树木是健康地球的重要组成部分。通过光合作用,树木吸收大气中的二氧化碳并释放出我们呼吸所需的氧气。地球...
11 月 8 日星期日,两名乘客坐在内华达州一条管道内的吊舱内,被迅速送至 1300 英尺外。测试开...
Sonos 发布了 Era 100 和 Era 300,这是该公司几年来首款非便携式智能音箱。尽管它...
巴哈姆特之怒 GENESIS 的全面评论和推荐概述《巴哈姆特之怒 GENESIS》是Cygames制...