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假如卡罗我借活着的话 他的旧书或者会叫《爱美丝虫洞偶逢记》 檀忙篇柒整头条资讯

作家 | 大年夜 来源 | 道理(principia1687)

如果刘易斯・卡罗我借活着的话,也许他的旧书会叫做《爱美丝虫洞偶逢记》。

作为一名数学家、且充斥奇思妙想的他,确定会密切存眷着对于黑洞、虫洞、量子纠缠的最新停顿,因为这些概念的奇同水平丝绝不逊于他已经笔下的世界。而刚揭橥在arXiv上的一篇论文中[1],更是使人欣喜的把这些概念联系在了一同。

这篇新论文的当面思维是树立在一个非常简练精美的公式之上,那就是 ER = EPR 。兴许你会你认为这个公式的建立请求P=1,但事实并非如此,由于这三个字母分辨代表了三位物理学家:爱因斯坦(Einstein)、罗森(Rosen)和波多尔斯基(Podolsky)。卡罗尔无疑会被这一迷人的公式所吸收,而这三小我私人也会成为卡罗尔的新书中的要害人类。

那个公式最诱人的处所正在于,它将现代物理教的两年夜基石――狭义绝对论跟度子力学――接洽了起去。个中,ER 代表了虫洞(又被称为爱果斯坦-罗森桥),假如虫洞存在,那末它便可能衔接两个相距甚近的时空地区,发明一条时空隧讲。比来多少年来,有一些物理学家以为这类时空地道或者能够连接两个乌洞。

经由过程黑洞之间的虫洞游览固然在物理上或经济上都是弗成行的,但却是可以想象的,而起到闭键作用的即是量子纠缠:两个纠缠的粒子,不管相距如许远远,只要知道了个中一个粒子的状态,便可以够霎时知道别的一个粒子的状态。公式左边的 EPR 代表的就是量子纠缠。粒子之间的纠缠是易以懂得的,为了说明这种鬼怪般的联系,一些理论提出纠缠的粒子或许是由虫洞连接在一路的。

在这篇新论文中,卡罗尔会特殊非常乐于睹到小Alice(爱丽丝)成了一位为了验证本人的理论却又不克不及不处心积虑的想要抢救自己死命的量子物理学家,同时,她也找到了一名毕生配合者,名为Bob(鲍勃)。他们都是量子暗码学和量子纠缠范畴的重要研讨者(当然,是虚拟的),而且特别纯熟操作量子隐形传态(quantum teleportation),这种操作需要将重修量籽粒子的信息从Alice的实验室传输到Bob的实验室。

△ 1993年,C.H.Bennett等人在论文中提出了“量子隐形传态”,容许将随便任性已知量子态从一个发送者(Alice的实验室)传输到一个空间悠远的接受器(Bob的实验室),而不需要现实传输工具自身。经由过程虫洞进行传输的独一新货色是ER=EPR。(图片起源:C.H.Bennett et al.)

如果 ER = EPR 的基础观点是准确的,那么就正如 Leonard Susskind 在一系列令人着迷的论文中所商量的如许,脱越虫洞是可行的。现实上,Susskind 认为,只有 Alice 和 Bob 乐意跳进两个由虫洞连接的纠缠的黑洞,接着他们需要在虫洞的旁边相会,就可以证明 ER = EPR 实践,从而为它们博得诺贝尔物理学奖。固然,这个方式只要一个瑕疵,那就是他们不行能再从虫洞出来(或许收送信息),以是没有人会晓得当他们相遇时毕竟产生了甚么。他们会永远隐藏在黑洞的事宜视界(进进应视界后没有任何旗子暗记可以或许逃走)的背地,因此对视界中的观察者而行,ER = EPR 并没有可草拟的意思。

岂非我们就无法验证 ER = EPR 吗?在最新的这篇论文中,Susskind 和 Ying Zhao 供给了新的盼望。他们流露表示有可能在实验室中模仿纠缠的黑洞,如此 Alice 和 Bob 就不需要冒性命风险也能验证他们的理论。他们需要说服一位名为 Tom(汤姆)的人进进实验室所制作的虫洞,看他是否是会生存下来。Susskind 和 Zhao 在论文中写道:“联合量子隐形传态和由爱因斯坦-罗森桥连接的纠缠黑洞表示了 ER = EPR 在原则上可以由不超出视界的不雅测者测验。”

在这个打算中,Tom实在没有是一个实人,他只是被传输者(teleportee)的标记。一个被传输者可所以一个包括了 Alice 念要传送给 Bob 的量子信息的光子。(比方,这个光子可能包露了Bob要履行的较量争论的主要信息。)Alice 不能简略的测量光子的疑息,并把结果写上去邮件给 Bob。依据量子力学,如果您盯着光子看,就会使多种可能的丈量结果削减为一个断定的态(比方说自旋背上)。Bob所需要的粒子则要坚持多种可能的成果,使量子信息丰盛。

如果 Bob 和 Alice 同享了一对纠缠光子,一个粒子的贪图量子信息都可以被传输。Alice 许可她的纠缠光子与 Tom(谁人充任被传输者的光子)互相感化,并记载其结果。(这个过程会损坏被传输者!)Alice 就会挨电话或发短信告诉 Bob 结果。Bob 就可以够对付他的纠缠光子进行操做,从而获得 Tom 的本始状态。

如果 ER = EPR 是对的,事实上 Tom 并没有被覆灭,而是穿越了连接了 Bob和 Alice 的纠缠光子的虫洞。Susskind 和 Zhao 完全并详实的在数学上描写了这种可能性。一个症结的点是,传送量子信息的过程需要经由过程典范通道来传输一般信息:要传送一个量子比特的信息,Alice 必须以低于光速的传送款式格式向 Bob 发送至多两个普通比特的信息。因此这里并没有“刹时”的鬼怪般的超距作用,这是平日被曲解的天方。

Alice 和 Bob 永久皆不成能亲身前去太空寻觅两个恰好合适的连接在一路的黑洞,更没需要说往压服某个叫 Tom 的人单独前去。然而咱们可以设想在一个实验室中如斯部署的一双黑洞。或许一些聪慧的凝集态物理学家可以设想两个非彼此感化的宏大的物资壳以模拟所需要的奇怪引力时空几何。这些壳可以由一个虫洞连接,因而 Alice 和 Bob 能够跳出来并在某处相遇。但他们模仿依旧无奈告知在里面世界的人他们的胜利。Alice 须要道服 Tom 跟此中的一个壳相归并,再传递他到 Bob 那边。

Sukkind 和 Zhao写道:“当 Tom 从 Bob 的壳…呈现时,他会回忆起所有他碰到的事件,并确认他的确穿过了虫洞。” 

别的一圆里,两个纠缠的量子较量争论机可以被用来模仿虫洞观光。若要将一私家进止传收,则两台量子较劲争论机都必需存在伟大的存储容量。但是,领有两台100量子比特的量子比赛争论机,就能够传送一个量子比特为10的被传输者穿梭虫洞。经由过程渺小转变被传输者的初初状况,应当可以确认被传输者的终极状态若何取虫洞内的前提反响反应,从而考证虫洞存在的证据,并证实 ER = EPR。

只管试验室中并出有实在的黑洞存在,Susskind 和 Zhao 却曾经大胆的传布宣传了爱因斯坦-罗森多少的存在,而且还连接着两个胶葛的壳或量子较劲争辩机。从名义看来,这好像有面空幻,当心鉴于实验室是ER = EPR的量子引力天下的一局部,论断好像是弗成防止的。他们最后总结到:“在真验室中经过进程虫洞禁止传输仿佛不准则上的妨碍。”

或许,卡罗尔的下一册书答该忘却爱丽丝,书名应叫做《汤姆虫洞历险记》。

参考文献:

[1]

[2]