量子物理提出“新引力”，能否解答宇宙之谜？

量子引力（QG）的“桌面测试”方案。

《PRX Quantum》杂志当地时间2月17日发文称，英国诺丁汉大学领导的国际团队利用量子领域的前沿研究，开创了一种全新的方法，证实只有“量子引力”（而非传统引力）可以用于创造量子计算所需的某种信息成分。这能够帮助人类确定宇宙在最基本层面上的运行方式。

项目负责人Richard Howl博士说：“一百多年以来，物理学家们一直致力于两大基本理论——量子理论和广义相对论的自然统一。在此期间，他们提出了两种截然不同的方法，即‘量子引力’和‘经典引力’。然而，实验证据的匮乏让物理学家们无法确定自然统一的理论确切采用的是哪种方法。现在，我们的研究为解决这个问题提供了一种可行的实验方案。”

量子计算、量子引力和量子实验领域的研究人员合作完成了这项新研究。他们发现了量子计算和量子引力之间出人意料的联系，并利用这一联系提出了实验方法，以测试是否存在量子引力。

在实验中，一个毫米级球形陷阱中冷却着数十亿个原子，极低的温度让它们进入了新的物质相态——玻色-爱因斯坦凝聚态，并开始像一个大型量子原子那样运动。随后，研究人员对这个“原子”施加磁场，让它只能感受到自身引力。一切准备就绪后，如果单个引力原子证明了量子计算所需的关键成分，自然就必然会采取量子引力方法。

这个实验是基于当前技术设计的，只涉及单一的量子系统（引力“原子”）；并且不依赖于局部相互作用的假设。这使新方法比之前的实验方法更加简单，更有可能成为量子引力的首个实验测试方案。届时，物理学家将获得自然统一理论的相关信息。

香港大学研究人员Marios Christodoulou博士补充说：“这项研究让人非常兴奋。它引入了很多哲学思想——通过证明量子涨落时空是巨大的量子计算自然资源，说明宇宙正像巨大的量子计算机那样，不断进行自我计算。”

原创编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《PRX Quantum》

期刊编号：2691-3399

原文链接：https://phys.org/news/2021-02-quantum-collaboration-gravity-mysteries-universe.html

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