“逆流态”：量子突破为世界首个实验虫洞铺平道路

（A） 显示了通过两个免交换 CNOT 门和本地操作将 Bob 的量子比特 α|0>+ß|1> 传输给 Alice 的电路图。Hadamard 门的目的是将两个 CNOT 门的控制量子位保持在同一侧，即 Bob 的一侧。（B）类似的电路，除了在第二个CNOT之前作用在Alice目标量子比特上的相位翻转Z门，对应于在第二次应用无交换CNOT门之后，在图2（C）中的Port2中找到光子。（C） 我们提议的免交换 CNOT 门。被困在光学谐振器内的单个87Rb原子构成了Bob的控制量子比特。根据被捕获原子处于两种基态中的哪一种，从左侧撞击空腔的共振R偏振光子将由于强耦合而被反射，或者在朝向探测器D的途中进入空腔B.CQZE 代表 链式量子芝诺效应。正如我们在文本中所示，爱丽丝的现有光子量子比特，目标，已被证明从未越过通道到达鲍勃。该 CNOT 门允许通用的无交换量子计算，包括反传。来源：量子科学与技术（2022 年）。DOI： 10.1088/2058-9565/ac8ecd

大肆宣传但很少使用的量子计算技术的首批实际应用之一现在触手可及，这要归功于一种独特的方法，该方法回避了扩展此类原型的主要问题。

这项发明由布里斯托大学的物理学家发明，他将其命名为“反移植”，为在实验室中创建一个可验证地连接空间的虫洞提供了有史以来第一个实用的蓝图，作为对宇宙内部运作的探测器。

通过部署一种新颖的计算方案，在《量子科学与技术》杂志上揭示，它利用了物理学的基本定律，一个小物体可以在没有任何粒子交叉的情况下跨空间重建。除此之外，它还为支撑我们对世界最准确描述的物理现实的存在提供了“吸烟枪”。

研究作者Hatim Salih，该大学量子工程技术（QET）实验室的名誉研究员，以及初创公司DotQuantum的联合创始人，他说：“这是我们多年来一直在努力的一个里程碑。它为重新探索关于宇宙的持久谜题提供了一个理论和实践框架，例如时空的真实本质。

当我们交流时，需要可检测的信息载体通过科学家的一个根深蒂固的假设，例如光子流穿过光纤或通过空气，允许人们阅读这些文本。或者，事实上，当这样做时，无数的神经信号在大脑周围反弹。

这甚至适用于量子隐形传态，除了“星际迷航”之外，量子隐形传态传输了有关一个小物体的完整信息，使其可以在其他地方重建，因此它与分解的原始物体没有任何有意义的区别。后者确保了防止完美复制的基本限制。值得注意的是，最近在谷歌Sycamore处理器上模拟虫洞本质上是一种传送实验。

哈蒂姆说：“这是明显的区别。虽然反传送实现了传送的最终目标，即无形运输，但它在没有任何可探测的信息载体穿越的情况下显着地做到了这一点。

虫洞被大热电影“星际穿越”普及，其中包括物理学家和诺贝尔奖获得者基普索恩。但它们大约在一个世纪前首次被曝光，作为爱因斯坦引力方程的古怪解决方案，作为时空结构中的捷径。然而，可穿越虫洞的定义任务可以整齐地抽象为使空间可分离;换句话说，在虫洞外没有任何穿越可观测空间的旅程的情况下。

这项开创性的研究，恰如其分地完成了令人毛骨悚然的“星际穿越”配乐，为完成这项任务提供了一种方法。

“如果要实现反传态，就必须建造一种全新的量子计算机：一种无交换的计算机，通信各方不交换粒子，”哈蒂姆说。

“与承诺显着加速的大型量子计算机相比，没有人知道如何建造，即使是最小规模的无交换量子计算机的承诺，也是通过将空间与时间相结合，使看似不可能的任务（例如反传态）成为可能。

目前正在与布里斯托尔，牛津和约克的英国领先量子专家合作，计划在实验室中实际建造这个听起来超凡脱俗的虫洞。

“在不久的将来的目标是在实验室中物理构建这样一个蠕虫整体，然后可以用作竞争对手物理理论的测试平台，甚至是量子引力理论，”哈蒂姆补充道。

“这项工作将本着数十亿企业的精神，这些企业存在以见证新的物理现象，如激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和欧洲核子研究组织（CERN），但资源只是一小部分。我们希望最终为物理学家、物理学爱好者和爱好者提供对本地虫洞的远程访问，以探索有关宇宙的基本问题，包括更高维度的存在。

约克大学量子信息技术教授、英国国家量子技术计划量子通信中心主任蒂姆·斯皮勒（Tim Spiller）说：“量子理论继续激励和震惊我们。哈蒂姆关于反移植的最新工作提供了另一个例子，还有一条通往实验演示的途径的额外好处。

布里斯托大学光通信系统教授John Rarity说：“我们经历了一个经典世界，它实际上是由量子物体构建的。所提出的实验可以揭示这种潜在的量子性质，表明完全独立的量子粒子可以在不相互作用的情况下相互关联。然后，这种远距离的相关性可用于将量子信息（qbits）从一个位置传输到另一个位置，而无需粒子穿越空间，从而创建可称为可穿越虫洞的东西。

更多信息：哈蒂姆·萨利赫，《从反流到局部虫洞》，《量子科学与技术》（2022 年）。DOI： 10.1088/2058-9565/ac8ecd

期刊信息：量子科学与技术