惊人发现！只要编码足够多的信息，量子计算机就能坍缩成一个黑洞！
文摘
科学
2024-07-16 17:25
北京
物理学家发现，根据全息原理，伪随机性与黑洞事件视界存在着对应关系。理论上，通过编程足够多的伪随机性，量子计算机本身就可以变为一个真正的黑洞。
文 | 陈强
视觉设计 | 李梅
乍一看，量子计算机和黑洞似乎是截然不同的概念。一个是利用量子力学原理进行信息处理的机器，另一个是能吞噬周围一切的致密天体。然而，近年来，物理学家发现，两者之间存在着意想不到的联系。这一联系源于全息原理，一种将引力的量子起源与信息联系起来的理论。全息原理是弦理论的一个性质，也是量子引力领域的一个假设。它认为，宇宙的3维空间可能源于2维量子表面的全息投影，就像全息图一样。当物理学家仔细研究这个原理时，他们发现，这种全息投影过程与量子计算机中的量子纠错码非常相似。量子纠错码是一种增强量子计算机稳定性的算法，能够保护量子信息免受退相干和其他量子噪讯导致的错误影响。这一发现引出了一个大胆设想：如果将黑洞的量子描述编程到量子计算机中，是否会在附近产生等效的时空？也就是说，量子计算机是否会创造出一个真正的黑洞？今年早些时候，美国麻省理工学院的内塔·恩格尔哈特（Netta Engelhardt）和同事发现，基于全息原理，2维量子表面上的一种称为“伪随机性”的量子算法特征，对应于3维空间中的事件视界。事件视界是黑洞的边界，一旦进入这个边界，任何事物包括光都无法从黑洞中逃脱。他们还证明，只要伪随机性足够多，总是会导致黑洞事件视界的形成。这还意味着，如果我们让量子计算机来编程足够多的伪随机性，那么就能够创造出一个真正的黑洞。虽然我们目前还没有足够大的量子计算机来编程足够多的伪随机性以创造黑洞，但恩格尔哈特认为，在理论上这是可以做到的。问题是，为何量子计算机编程足够多的伪随机性，就会创造出一个黑洞呢？事实上，将伪随机性编程到计算机中类似于进行非常复杂的计算，需要大量的量子比特。这就意味着，需要将大量的质量压缩到很小的空间内。根据广义相对论，量子计算机必然会坍缩成黑洞。所以，美国范德比尔特大学的物理学家亚历克斯·卢帕斯卡（Alex Lupsasca）常常将黑洞描述为“宇宙中最密集的硬盘”。当然，一旦量子计算机坍缩成黑洞，你就无法再访问这台计算机了。除非你在量子计算机内部，但那时你也将在黑洞内部。将量子计算机变为黑洞的想法，虽然听起来像科幻情节，但却基于严谨的物理理论。它不仅拓展了我们对量子力学和引力的理解，也为探索时空的本质提供了新的可能性。也许在未来，通过验证这一理论，我们就能够揭示我们的宇宙是否真的是一张全息图。参考文献：
https://arxiv.org/abs/2402.03425
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