时空穿越不再是梦？科学家成功模拟“全息虫洞”！******

　　近日，科学家打造出

　　“全息虫洞”的消息冲上热搜

　　引发了大家的讨论

　　虫洞是什么？

　　我们真的能用它穿越时空吗?

　　今天一起了解虫洞

　　01虫洞？是虫子住的洞吗？

　　宇宙中的虫洞是科学家推测可能存在的一种特殊隧道，它的两头连接着两个遥远的时空，理论上说，如果能从虫洞的一端穿越到另一端，就能实现超越光速的时空旅行。

　　电影《星际穿越》中结尾主角就是进入了虫洞，发生了时空穿越。感兴趣的同学可以去看看哦！

　　图源：截图 电影星际穿越中的画面

　　要理解虫洞，我们首先要理解“黑洞”和“白洞”。在霍金的两大科普著作《时间简史》《果壳中的宇宙》的帮助下，黑洞这一概念早已深入人心。它是在恒心死亡时，由于体积收缩，密度变大，获得使光也无法逃脱的巨大密度的一种天体。而所谓白洞，其实就是和黑洞具有相反性质的特殊天体，特点是不断往外“吐”出东西，只发射而不吸收。

　　一个吞噬一切，一个“吐出”一切，大家可以想象一下，如果一个黑洞恰好连上了一个白洞时会怎么样呢？这时就会形成虫洞（worm hole）。

　　图源：中科院理论物理研究所 虫洞示意图

　　1915年，爱因斯坦提出了广义相对论，在爱因斯坦的理论中，空间和时间不再是绝对的、不可变的，而是可塑的、相互依存的，且它们会受物质存在的影响。1935年，爱因斯坦和他的助手罗森在广义相对论的框架下研究黑洞，首次提出“爱因斯坦-罗森桥”的概念，这座“桥”连接了时空中两个不同区域的通道。上世纪50年代，物理学家惠勒将这座桥命名为“虫洞”。

　　这听起来是不是很令人心动？进入虫洞，你可能会出现在宇宙的任意一个角落，甚至穿越时空，改写你的人生，重新选择你曾经后悔的事。然而，虽然广义相对论允许虫洞的存在，物理学家还从未在宇宙中观测到虫洞，目前只有黑洞被人类实际观测。

　　 02量子虫洞又是啥？

　　虽然我们还没有在宇宙中发现虫洞，但现在科学家们创造出了虫洞，还观察到了信息在虫洞之间传递的现象。不过，先别想着穿越时空，这个虫洞并非上述所讲的引力虫洞，而是一个量子虫洞。

　　日前，英国《自然》（Nature）杂志发表的一篇论文首次报道了利用一台量子处理器对全息虫洞进行量子“模拟”。这个全息虫洞成功地将量子态通过虫洞，由一个量子系统传递到了另一个量子系统。

　　如果我们想象中可以时空旅行的虫洞叫作“时空虫洞”的话，量子态的量子虫洞则可以称之为“微型虫洞”。

　　那么，研究量子虫洞有什么用呢？

　　这是因为，广义相对论和量子力学虽然各自都发展了很长一段时间，但它们之间仍然有一个根本性的“冲突”——量子引力。

　　具体来说， “广义相对论”描述了引力且在恒星、行星、银河上等大尺度上都适用；而“量子力学”描述了其他3种作用在微观尺度的基本力。这二者是否有“握手言欢”的可能？这就要看量子引力的表现。

　　物理学家们当然想通过实验去检验，但很遗憾，量子引力的能量与尺度，此前的实验室条件是无法模拟和观测的。而这就是“全息”的用武之地，它可以帮助物理学家创建一个与原始系统相当，但不太复杂的系统。这类似于用二维全息图显示三维图像的细节。

　　03量子虫洞是怎么创造出来的？

　　2019年谷歌的物理学家们提出了一种实验假说，认为一个在物理实验室中可以再造的量子态，能被解释为在两个黑洞之间的虫洞中穿越的信息。

　　现在，来自谷歌、MIT、费米实验室和加州理工学院的科学家们，用9个量子位、1台量子计算机模拟出了对应的量子动力学。在同一个量子芯片中，他们创建了两个纠缠的量子系统，并将一个量子位放入其中一个量子系统。结果，他们在另一个量子系统中观察到了这个量子位“穿越虫洞”而来的信息，结果符合预期的引力性质。

　　这是什么意思？大家可以设想在两组纠缠粒子之间，穿上一根电线或其它任何的物理连接，让粒子们编码出虫洞的两个口。

　　在这种耦合作用下，操作其中一侧的粒子，会引起另一侧粒子的变化。这样就有可能在两侧粒子之间撑开一个虫洞。

　　图片来源：inqnet/A.Mueller 量子计算机的模拟显示了信息如何通过虫洞

　　尽管存在争议，但是这项前所未有的实验，探索了时空以某种方式从量子信息中产生的可能性。随着量子装置的不断改进，错误率会更低，芯片会更强，那么对引力现象的研究也会更加深入。

　　END

　　资料来源：中科院物理所、极目新闻、科技日报、环球科学、量子位

　　整理：董小娴

坚守科研报国初心 提升国家网络自主创新能力******

坚守科研报国初心 提升国家网络自主创新能力

讲述人：中国工程院院士、北京交通大学移动专用网络国家工程研究中心主任 张宏科

光明日报记者 靳晓燕 光明日报通讯员 何菲

　　“加快实施创新驱动发展战略”“加快实现高水平科技自立自强”“必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力”……“创新”是党的二十大报告中的关键词。实施科教兴国战略，强化现代化建设中人才支撑作用，进一步提升了科技创新的战略地位。这为广大科技工作者指明了前进方向、明确了战略任务。作为一名科技工作者与高校教师，我备受鼓舞，深感责任重大。

　　我们一切的科研工作需由“创新”引领。要从宏观层面出发，研制出自主可控、可兼容替代、性能先进的网络体系，为未来互联网发展搭好基本框架；要加速推进信息领域核心技术突破，发挥信息化对经济社会发展的驱动引领作用，维护国家网络安全，为把我国建设成为网络强国而努力奋斗。

　　与此同时，信息网络是国家重要的战略资源，近年来已经成为大国博弈的核心，是经济发展、社会进步的决定性因素之一。在国家政策扶持下，我与团队成员致力于构筑维护国家网络安全、具有自主知识产权的新型互联网体系，破解该领域的核心技术难题，紧密结合我国实际，逐步落实战略目标、推进重点领域应用。目前，我们团队已经将新型网络发展到第三代，在新型网络原理、机制以及体系架构方面取得了重大进展，研制了相关核心设备和系统，并在特定行业进行了示范应用，有效满足了行业用户需求，初步实现了网络自主可控、替代兼容等目标。

　　多年来，我和同事们携手攻克一个又一个技术难题，夜以继日，甘心如荠。如果说科研上取得了一些细微成果，其归功于新时代以来祖国大力建设发展网络事业提供的广阔舞台，源于北交大一流高水准的科教平台，始于源远流长的科研报国精神。我深切感受到，只有将“小我”融入国家“大我”，才能实现人生价值。

　　我深深认同习近平总书记提出的“强起来要靠创新，创新要靠人才”的理念。作为高校教师，我秉承“德为人先、学为人师、行为世范”的准则，以“教书和育人相统一、言传和身教相统一”为目标，自觉履行教书育人的神圣职责，渴望为党和国家培养一批优秀人才。

　　牢记习近平总书记嘱托，我们要以国家战略需求为导向，继续“撸起袖子加油干”，打破国外垄断，提升国家网络自主创新能力，为世界新型网络发展提供中国思路、交大方案。引导同学们加强政治学习，及时了解把握国家的发展方向，树立正确的世界观、人生观、价值观，将自身发展融入国家和行业发展，并把科研报国的精神传递下去，坚决打赢关键核心技术攻坚战。

　　《光明日报》（ 2023年01月09日 05版）