科学界正面临的一大挑战是调和构成现代物理学基础的两种理论。它们是在最小尺度上支配宇宙的量子场论和在最大尺度上支配宇宙的广义相对论。这些理论一起准确地描述了宇宙四十个数量级范围内的现象。

但困扰研究人员的问题是：这些理论重叠的地方会发生什么？换句话说，引力在量子尺度上是如何表现的？这个问题的答案——量子引力——在本质上让科学家无法理解，因为它是如此微妙，而且它的影响如此之小，以至于用电流传感器观察到它的可能性几乎为零。

但是还有另一种探索量子引力的方法：在量子计算机上模拟它。现在物理学家已经在开始努力进行这种模拟，尽管他们还没有模拟量子引力本身，但他们说这个过程揭示了一种新现象：一种从混沌量子系统中完美传输经典信息的方式。

加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室的Illya Shapoval及其同事说：“这是一个令人惊讶的结果，因为人们并不期望强加扰系统能够传输经典比特。”

同样重要的是，这种思考量子引力的新方法取得了惊人的成果。他们补充道：“开发一个实用实验协议的过程本身能导致了对量子动力学产生新的理论见解。”

该团队的方法建立在理解量子引力的最新理论进展之上。“全息原理”是这样一种想法，即我们在周围看到的三维现实是编码在遥远的二维表面中的全息图。

在这个理论中，引力从二维表示中出现，它的这种出现在一种被称为共形场论(CFT)的量子场论和一种叫做反德西特空间(AdS)的广义相对论之间建立了联系。

物理学家将此称为AdS/CFT对应关系，这是他们目前对量子引力性质的最佳猜测。然而，该理论的潜在可测试预测是如此微妙且规模极小，以至于没有人找到观察它们的方法，因为AdS/CFT理论只适用于与我们宇宙显着不同的宇宙。

但他们已经找到了一些有希望的途径来进一步研究这一理论。一种是研究量子信息在两个黑洞间流动的方式。事实证明，在这些极端条件下，可以将量子信息从一个黑洞传送到另一个黑洞里。并且该实验类似于通过它们之间的虫洞来传递信息。

这种“受虫洞启发的隐形传态”过程在物理学家中引起了极大的兴趣，因为它应该可以在我们身处的宇宙中以某些方式进行测试。这些测试的结果应该为AdS/CFT对应关系和量子引力的性质提供新的思路。

这就是Shapoval和其合作者的新工作的用武之地。虽然不可能直接观察到这种现象，但他们认为：“也许我们可以使用量子模拟器和量子计算机在实验室中间接探测量子引力。”

这正是他们使用两种类型的量子计算机所要做的。第一个是IBM Quantum的量子计算机，该计算机基于超导transmon量子比特，它允许进行多达七个量子位的计算。第二个是Quantinuum的俘获离子量子处理器，它可以处理多达6个量子比特。

该团队开发了一种量子软件，它可以在这两台量子计算机上重现受虫洞启发的隐形传态，然后对结果进行表征。Shapoval及其同事说：“我们在IBM和Quantinuum量子处理器上设计并进行了受‘虫洞启发’的多体隐形传态实验，我们观察到的信号与预测一致。”

该研究团队获得的一个结果是：他们能够完美地传输经典比特，即使同一个系统扰乱了量子信息。

目前他们尚不清楚为什么这是可能的。但这为进一步调查提供了途径。特别是，研究人员很好奇这种机制在以这种方式传输信息方面是否具有任何优势。该团队说：“我们的研究结果对AdS/CFT中的潜在机制提出了新的问题。其中一个问题是：可穿越的虫洞可以传输经典信息，但不能传输量子数据。”

这仅仅是一个开始。该团队一直在小心翼翼地确保他们的方法能适用于其他量子计算机，并且随着这些设备变得更加强大，它们将具有可扩展性。虽然这种方法不能直接测量量子引力，但它应该有助于物理学家探索未来可能揭示它的实验和理论架构。

该团队说：“更大的教训是，开发实用的实验协议的过程本身会导致对量子动力学产生新的理论见解。我们得出的结论是，我们可能已经达到了可以从这个方向上更先进的实验中获得定性和定量的显着结果的地步。”

如果它最终提供了量子引力的可测试证据以及将量子场论和广义相对论结合起来的途径，那它将是一项具有深远意义的有趣工作。（编译:Qtech）