廣告據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》3月10日報(bào)道，能量瞬間出現(xiàn)在空無一物的場所，聽起來好像是科幻小說的橋段，但利用神秘的“量子”行為可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的理論正在引起人們的關(guān)注。一項(xiàng)名為量子能量傳態(tài)(QET)的研究在2022年取得成功，未來這可能成為量子計(jì)算機(jī)投入實(shí)際使用不可或缺的技術(shù)。
“就像是變魔術(shù)一樣，看起來像是在從真空中提取能量。”最初發(fā)表QET理論的日本東北大學(xué)理論物理學(xué)家堀田昌寬說。這一理論來自堀田在2008年發(fā)表的論文，并在2022年獲得實(shí)證后迅速引起巨大關(guān)注。
美國在線出版物《量子雜志》將QET的演示與引力波觀測一同列入2023年出現(xiàn)的物理學(xué)突破，并將其稱之為“量子魔法”。盡管在處于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段的當(dāng)下僅僅移動了很少的熱，但對于今后的應(yīng)用，堀田認(rèn)為“量子計(jì)算機(jī)的熱管理可能會是一個(gè)大有可為的方向”。
QET利用的是一種被稱為“量子糾纏”的神秘現(xiàn)象，在這種現(xiàn)象中，遙遠(yuǎn)的粒子彼此能夠相互作用。一種名為“量子隱形傳態(tài)”的技術(shù)能夠利用量子糾纏將信息傳輸?shù)竭b遠(yuǎn)的地方，QET與這種技術(shù)類似，但傳輸?shù)氖悄芰慷皇切畔ⅰ?span style="display:none">E60即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
依據(jù)量子力學(xué)的基本規(guī)律——不確定性原理，真空常常是波動的。由于波動，即使在絕對零度且不存在物質(zhì)的情況下，能量也不會為零，結(jié)論就是能量存在相應(yīng)的波動。
假設(shè)有A與B兩個(gè)引發(fā)量子糾纏的物質(zhì)，二者都處于極低溫的真空中，乍看上去沒有能量，但實(shí)際上無論是A還是B都在波動。而且由于量子糾纏，這種波動是相互關(guān)聯(lián)的。
當(dāng)用光觀察A時(shí)，A中的能量隨著來自光的一部分能量的進(jìn)入而變化，我們將其視為能量輸入。再看B，觀察之前能量的變化是未知的。但是如果A將觀察方法告知B，同時(shí)基于該信息操縱B，由于A和B處于量子糾纏狀態(tài)，那么B的能量狀態(tài)就會發(fā)生變化，從而可以提取能量。所以看起來就會呈現(xiàn)出“瞬間移動”的結(jié)果。
加拿大滑鐵盧大學(xué)和美國紐約州立大學(xué)石溪分校分別于2022年3月和2023年1月對QET進(jìn)行了演示。在美國的研究中還使用了IBM的量子計(jì)算機(jī)。
這臺量子計(jì)算機(jī)利用低溫超導(dǎo)證實(shí)，其中兩個(gè)量子比特之間能夠進(jìn)行能源的輸出入。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)使用量子計(jì)算機(jī)能夠輕松進(jìn)行測試后，研究活動開始升溫。在石溪校區(qū)推動實(shí)驗(yàn)的池田一毅說：“量子計(jì)算機(jī)能夠制造量子狀態(tài)，在看到堀田先生的論文后我馬上意識到可以使用量子計(jì)算機(jī)參與演示活動。”
堀田也開始了他在東北大學(xué)的實(shí)證研究。在兩所海外院校此前進(jìn)行的研究中，QET轉(zhuǎn)移的能量以熱的形式消散，而在東北大學(xué)，堀田與游佐剛教授等人一道嘗試將用QET轉(zhuǎn)移的熱轉(zhuǎn)化為電流進(jìn)行提取。他們力爭在2025年之后進(jìn)行演示。
由于QET轉(zhuǎn)移的能量的量還很有限，看起來只能在某些物質(zhì)內(nèi)部移動極短的距離。按照堀田所說，必須保持輸入方與輸出方之間的量子狀態(tài)，所以可能只存在于真空狀態(tài)下的量子器件中。如果有什么方法能夠在保持真空狀態(tài)的同時(shí)在遙遠(yuǎn)的物質(zhì)之間產(chǎn)生量子糾纏，那么該技術(shù)的應(yīng)用范圍可能會大大拓展。
據(jù)說，QET的研究還將有助于闡明早期宇宙的理論。QET中發(fā)生的能量流入真空、扭曲空間并積累的現(xiàn)象與解釋宇宙誕生時(shí)刻的“膨脹理論”類似。它還有可能作為再現(xiàn)黑洞的模擬器使用。雖然實(shí)際應(yīng)用可能還需要數(shù)十年的時(shí)間，但夢想無止境。（編譯/劉林）
據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》3月10日報(bào)道，能量瞬間出現(xiàn)在空無一物的場所，聽起來好像是科幻小說的橋段，但利用神秘的“量子”行為可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的理論正在引起人們的關(guān)注。一項(xiàng)名為量子能量傳態(tài)(QET)的研究在2022年取得成功，未來這可能成為量子計(jì)算機(jī)投入實(shí)際使用不可或缺的技術(shù)。
“就像是變魔術(shù)一樣，看起來像是在從真空中提取能量。”最初發(fā)表QET理論的日本東北大學(xué)理論物理學(xué)家堀田昌寬說。這一理論來自堀田在2008年發(fā)表的論文，并在2022年獲得實(shí)證后迅速引起巨大關(guān)注。
美國在線出版物《量子雜志》將QET的演示與引力波觀測一同列入2023年出現(xiàn)的物理學(xué)突破，并將其稱之為“量子魔法”。盡管在處于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段的當(dāng)下僅僅移動了很少的熱，但對于今后的應(yīng)用，堀田認(rèn)為“量子計(jì)算機(jī)的熱管理可能會是一個(gè)大有可為的方向”。
QET利用的是一種被稱為“量子糾纏”的神秘現(xiàn)象，在這種現(xiàn)象中，遙遠(yuǎn)的粒子彼此能夠相互作用。一種名為“量子隱形傳態(tài)”的技術(shù)能夠利用量子糾纏將信息傳輸?shù)竭b遠(yuǎn)的地方，QET與這種技術(shù)類似，但傳輸?shù)氖悄芰慷皇切畔ⅰ?span style="display:none">E60即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
依據(jù)量子力學(xué)的基本規(guī)律——不確定性原理，真空常常是波動的。由于波動，即使在絕對零度且不存在物質(zhì)的情況下，能量也不會為零，結(jié)論就是能量存在相應(yīng)的波動。
假設(shè)有A與B兩個(gè)引發(fā)量子糾纏的物質(zhì)，二者都處于極低溫的真空中，乍看上去沒有能量，但實(shí)際上無論是A還是B都在波動。而且由于量子糾纏，這種波動是相互關(guān)聯(lián)的。
當(dāng)用光觀察A時(shí)，A中的能量隨著來自光的一部分能量的進(jìn)入而變化，我們將其視為能量輸入。再看B，觀察之前能量的變化是未知的。但是如果A將觀察方法告知B，同時(shí)基于該信息操縱B，由于A和B處于量子糾纏狀態(tài)，那么B的能量狀態(tài)就會發(fā)生變化，從而可以提取能量。所以看起來就會呈現(xiàn)出“瞬間移動”的結(jié)果。
加拿大滑鐵盧大學(xué)和美國紐約州立大學(xué)石溪分校分別于2022年3月和2023年1月對QET進(jìn)行了演示。在美國的研究中還使用了IBM的量子計(jì)算機(jī)。
這臺量子計(jì)算機(jī)利用低溫超導(dǎo)證實(shí)，其中兩個(gè)量子比特之間能夠進(jìn)行能源的輸出入。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)使用量子計(jì)算機(jī)能夠輕松進(jìn)行測試后，研究活動開始升溫。在石溪校區(qū)推動實(shí)驗(yàn)的池田一毅說：“量子計(jì)算機(jī)能夠制造量子狀態(tài)，在看到堀田先生的論文后我馬上意識到可以使用量子計(jì)算機(jī)參與演示活動。”
堀田也開始了他在東北大學(xué)的實(shí)證研究。在兩所海外院校此前進(jìn)行的研究中，QET轉(zhuǎn)移的能量以熱的形式消散，而在東北大學(xué)，堀田與游佐剛教授等人一道嘗試將用QET轉(zhuǎn)移的熱轉(zhuǎn)化為電流進(jìn)行提取。他們力爭在2025年之后進(jìn)行演示。
由于QET轉(zhuǎn)移的能量的量還很有限，看起來只能在某些物質(zhì)內(nèi)部移動極短的距離。按照堀田所說，必須保持輸入方與輸出方之間的量子狀態(tài)，所以可能只存在于真空狀態(tài)下的量子器件中。如果有什么方法能夠在保持真空狀態(tài)的同時(shí)在遙遠(yuǎn)的物質(zhì)之間產(chǎn)生量子糾纏，那么該技術(shù)的應(yīng)用范圍可能會大大拓展。
據(jù)說，QET的研究還將有助于闡明早期宇宙的理論。QET中發(fā)生的能量流入真空、扭曲空間并積累的現(xiàn)象與解釋宇宙誕生時(shí)刻的“膨脹理論”類似。它還有可能作為再現(xiàn)黑洞的模擬器使用。雖然實(shí)際應(yīng)用可能還需要數(shù)十年的時(shí)間，但夢想無止境。（編譯/劉林）
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