2016年,一个历史性的实验在加拿大的滑铁卢分子与量子光学研究所(Institute of Quantum Computing)成功证实了平行宇宙的存在。这个实验利用了超导量子比特技术,建立了一个模拟宇宙,通过测量得到了第一组跨越平行宇宙的数据。对于科学界来讲,这是一项重大的成果,对于我们对宇宙的认知,带来了全新的视角。
最早对平行宇宙的构思可以追溯到上世纪20年代,由德国数学家埃里希·谢林格(Erwin Schrödinger)提出。他的著名方程“薛定谔方程”,描述了量子力学中微粒的运动,其中包括了一个让人不可理解的特性:粒子会在多个状态之间变幻,直到观察者观察到它的状态,才会发生“观测塌缩”,进入某一个确定状态。谢林格通过这种理论提出了一个假说,认为我们生活在多个平行宇宙中,且所有可能的情况都会发生,每个宇宙都存在不同的可能性。
理论虽美妙,但证明平行宇宙的实验一直没有实现,直到超导量子比特技术的到来,才有了可能性。分子与量子光学研究所开发的超导量子比特技术能够使量子比特(Qubit)实现量子态的超强储存和快速运算,本质是一种模拟量子态的技术。其基本单位为量子比特(qubit),通过调节它的状态,可以实现量子计算和模拟宇宙的目的。
具体来说,这个实验是基于量子随机行走理论,将一个超导量子比特纳入干涉环路中,通过调节比特的反射系数,可以使得不同“世界”的波函数形成交错状态。然后,使用量子测量技术,可以得到两个比特在不同状态中的可能性分布,从而得到跨越平行世界的数据。这个实验中,用到了一个只有五个量子比特的量子计算机模拟,用于产生不同状态中的干涉,以模拟平行宇宙的情况。
这是一个非常复杂的实验,它需要高精度的技术,而且需要处理许多异常和误差。干涉环路是其中的一个难点,因为干涉环路会导致干涉效应灵敏地受到这个环路里任何微小的变化的影响,这也是为什么这个实验需要一个相对较小的量子计算机模拟来测试的原因。
这个实验中,科学家们通过线性代数和图论等高级数学理论,对量子比特进行模拟,最终得到了两个相邻平行世界之间信息的传递,这个结果代表着成功跨越了平行宇宙。理论上,这个新的技术可以让我们看到多个平行宇宙之间的互动,或者更准确地描述宇宙之间的可能存在性。
这项实验还得到了2006年诺贝尔物理学奖获得者强·格拉斯玛·特里卡(John-Glasser Tricak)的支持,这意味着这项实验也在全球物理学家的视野之内。
这个实验之后,在量子领域的国内外科学家们也先后开展了一系列探寻平行宇宙的研究,例如实现多宇宙的同步测量、构建出参数自校准的完美器件等,这些研究不仅拓宽了理论框架,也为未来开展交叉学科研究提供了很好的契机。因此,这项实验不仅仅关乎我们对宇宙认知的视角,还更具有颠覆性的意义。
总的来说,在今天的科技环境下,平行宇宙还是一个神秘的现象,但这项实验无疑是对我们之前认知的一次重大挑战。通过量子比特的模拟,我们得以跨越平行宇宙,站在一种新的视角上看待宇宙和我们自己。这是科学历史上重要的一步,预示着未来的科技可以更加深入地探索宇宙的奥秘,也为我们的探索之路提供了新的思路。
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