量子纠缠，怎么能凭空创造能量？

发布时间：2023-05-22 10:42:41 所属栏目：外闻来源：

导读：如魔术一般，物理学家已经完成了从真空中变出能量的量子实验，这一壮举似乎违背了物理定律和常识——能量不能凭空出现。而利用真空能源运转的机械则在科幻中具有极强的吸引力。

“你不能直接从真空

如魔术一般，物理学家已经完成了从真空中变出能量的量子实验，这一壮举似乎违背了物理定律和常识——能量不能凭空出现。而利用真空能源运转的机械则在科幻中具有极强的吸引力。

“你不能直接从真空中提取能量，因为那里没有任何东西可以提供，”哥伦比亚大学的理论物理学家William Unruh在描述标准思维方式时说。

但15年前，日本东北大学的理论物理学家Masahiro Hotta提出，也许真空可以被诱导放弃一些东西。

这个麻烦源于量子世界真空的一些奇异性质，它是一种奇特的混合的虚无，并且危险地接近于某种令人不安的东西。

在研究黑洞时，Hotta开始怀疑量子理论中的奇异事件——负能量——的关键可能是量子纠缠。黑洞通过发射与其内部纠缠在一起的辐射而收缩，这一过程也可以被视为黑洞吞噬负能量团。Hotta指出负能量和冲突之间似乎存在着密切的关系。

Hotta惊讶地发现，事实上，一个简单的实验可以导致量子真空能量变为负值——放弃它似乎没有的能量。“一开始我以为我错了，”他说，“所以我又计算了一次，我检查了我的逻辑，但我找不到任何破绽。”

持续不断的真空涨落不能用来为永动机提供动力，因为给定位置的涨落是完全随机的。如果你想将这样一个奇特的超导量子电池连接电动汽车到不锈钢的真空中，一半的波动会为超导设备充电，而另一半会不可避免地耗尽它。

2008年，Hotta发表了一篇论文，概述了如何利用波动的相关性将能量从基态中提取出来。该计划是怎样的。

鲍勃发现自己需要能量——他想给奇特的量子电池充电——但他的能量来源只有空旷的真空。幸运的是，他的朋友爱丽丝在很远的地方有一个设备齐全的物理实验室。爱丽丝通过注入能量，在她的实验室测量周围的能量场，并了解它的波动。这个实验使爱丽丝周围的场脱离基态，但鲍勃周围的真空仍处于最低能量状态，基态并不随机波动。

随后爱丽丝(Alice)将关于她所在位置周围真空的波动信息发送给鲍勃(Bob)，实质上是告诉鲍勃何时在真空中插入电池。在鲍勃阅读她的信息后，他可以使用得到的波动信息从他周围的真空中提取能量——这一能量不超过爱丽丝注入能量的最大值。

起初，许多研究人员忽视了这项工作，认为从真空中提取能量是不可信的。然而，仔细观察的人意识到，Hotta暗示的是一种截然不同的量子技术。能量不是免费的：它必须使用在遥远的地方用能量购买的信息来解锁。从这个角度来看，Hotta 的方法不是创造真实的能量，而是将人工智能的能量从宇宙间的一个安全的地方平平安安地传送到另一个安全的地方。

鲍勃不能提取比爱丽丝投入更多的能量，因此能量守恒。并且他在爱丽丝的文本信息到达之前无法提取能量，因此没有任何信息传递超过光速。

随着时间推移，越来越多的人认同了Hotta的设想。2013年，在哥伦比亚大学Unruh教授的建议下，Hotta 在加拿大举行的会议上发表了演讲，谈话吸引了 Martín-Martínez的注意力。

Martín-Martínez半认真地将自己定位为“时空工程师”，长期以来他一直被科幻小说边缘的物理学所吸引。他梦想找到在物理上可行的方法来制造虫洞、曲速引擎和时间机器。这些奇异现象中的每一个都相当于广义相对论及其方程描述下所允许的奇异时空形状，但同时它们也被所谓的能量条件所禁止。

著名物理学家罗杰·彭罗斯和斯蒂芬·霍金在广义相对论上施加了一些限制，以阻止该理论展现其狂野的一面。

Martín-Martínez很快意识到能量隐形状态可以帮助解决他在量子信息领域的一些同事所面临的问题，其中正包括物理学家Raymond Laflamme。Laflamme有一个实际的目标：采用量子位，即量子计算机的构建，并使它们尽可能冷——冷量子比特是可靠的量子比特。

在Martín-Martínez的介绍下，他们开始研究量子能量隐形状态，并在2017年提出一种理论方法，可以将能量从量子比特中转移出来，使其超越目前所能达到的最冷状态极限。在这之后，随着实验主义者Hemant Katiyar的加入，他们团队经过多年策划和实践后,终于于去年完成了试验的实验。

（编辑：汽车网）

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