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ERN拥有世界顶尖的量子计算研究团队和最先进的设备,这将为他的研究提供前所未有的支持。
林深毫不犹豫地接受了邀请。他带着小雨和几位核心团队成员,前往日内瓦的cERN总部。
cERN的量子计算实验室位于地下深处,是一个充满未来感的地方。冰冷的金属墙壁,闪烁的指示灯,低沉的嗡嗡声,以及无处不在的精密仪器,都让人感受到这里正在进行着人类最前沿的科技探索。
实验室的负责人是一位名叫索菲亚·陈的华裔女科学家,四十岁左右,精力充沛,思维敏捷。她在量子信息和量子计算领域有着卓越的成就。
“林博士,欢迎来到cERN。” 索菲亚热情地接待了林深一行,“久仰大名,您的理论非常有启发性。”
“索菲亚博士,能有机会在这里工作,我感到非常荣幸。” 林深也表达了感谢。
双方很快达成了合作协议。cERN的量子计算团队将与林深的团队合作,共同开发一个名为“奇点模拟器”(Singularity Simulator)的量子-经典混合计算程序。这个程序的目标,是利用量子计算机模拟黑洞视界附近极小尺度下的量子引力效应,并尝试观测林深理论中预测的“时空涟漪”现象。
这是一个极具挑战性的项目。量子计算机目前还处于发展的早期阶段,其量子比特数量有限,纠错能力不足,只能处理一些相对简单的问题。模拟黑洞附近的量子引力效应,对计算能力的要求是天文数字。
他们决定采取一个折中的方案。首先,利用经典超级计算机构建一个尽可能精确的黑洞视界附近的时空背景模型,包括引力场的量子涨落效应。然后,将这个背景输入到量子计算机中,利用量子比特来模拟能够存在于该背景下的、最基本的量子场(例如标量场)的演化过程。他们的重点是观察在这些量子场的演化中,是否会出现林深理论所预言的那种信息传递的“回环”特征,或者时空几何上的微小异常。
索菲亚的团队负责量子计算部分的算法设计和优化,林深的团队则负责构建背景模型和解读模拟结果。
接下来的几个月,林深和他的同事们全身心地投入到了“奇点模拟器”的开发中。这是一个跨学科的合作,充满了困难和挑战。经典模拟和量子计算的接口需要精心设计,量子算法需要不断调整和优化,以适应有限的量子比特资源。
林深经常工作到深夜,与cERN的同事们讨论技术细节,争论模型假设。他感到自己仿佛又回到了学生时代,那种对知识的渴望和对未知的探索激情,重新被点燃。
夏薇看着丈夫在cERN忙碌的身影,既担心又骄傲。她知道,林深正在追逐一个可能改变人类认知的梦想。
在一次深夜的技术讨论会上,林深和他的团队遇到了一个棘手的问题。他们利用经典模型模拟出的黑洞视界背景,引入量子场后,计算结果显示信息传递仍然是高度随机的,没有任何回环的迹象。这与他们之前的预期不符。
“问题出在哪里?” 索菲亚皱着眉头,看着屏幕上的数据,“我们的量子算法应该已经考虑了主要的相互作用了。”
“也许……是我们的背景模型还不够精确?” 一名团队成员提出,“我们忽略了更高阶的量子引力修正项?”
“有可能。” 林深沉思道,“黑洞附近的时空弯曲极其强烈,任何微小的修正都可能产生重要的影响。但是,如果我们加入所有可能的修正项,计算量会呈指数级增长,现有的经典计算机和量子计算机都无法承受。”
团队陷入了困境。难道“时空涟漪”真的只是数学上的幻影吗?
就在大家一筹莫展的时候,林深突然想到了他之前在研究中接触到的一个概念——“AdS/cFt对偶”(Anti-de Sitter/conformal Field theory correspondence),即反德西特空间/共形场论对偶。这是一种全息原理的具体实现,它指出,在一个具有负宇宙学常数的时空(AdS)中发生的引力现象,等价于在其边界上发生的没有引力的量子场论现象(cFt)。
虽然我们的宇宙看起来并不是AdS时空,但AdS/cFt对偶为研究强引力场下的量子效应提供了一个强有力的工具。它可以将难以处理的引力问题转化为相对容易处理的边界量子场论问题。
“我们能不能用AdS/cFt对偶来改进我们的模拟?” 林深突然问道。
索菲亚和团队成员们都愣了一下。AdS/cFt对偶虽然强大,但应用范围有限,而且通常适用于静态或特定的时空几何。将其应用到动态的黑洞蒸发过程,尤其是模拟我们宇宙中的时空(近似为德西特空间 de Sitter Space),是一个极具挑战性的前沿课题。
“理论上……或许可以尝试。” 索菲亚犹豫地说,“但这对我们的经典模拟和量子计算都提出了极高的要求。我们需要精确模拟AdS空间的边界cFt,然后将它与内部的引力演化对应起来。这在目前几乎是不可能的。”
“但我们不需要完全模拟真实的宇宙,” 林深的眼睛闪烁着光芒,“我们可以尝试在一个简化的AdS模型中进行模拟。假设我们的‘奇点模拟器’运行在一个巨大的、虚拟的AdS空间中,那么黑洞的蒸发过程可能对
