黑洞里有什么？密歇根大学物理学家用量子计算探测全息二象性来寻找答案_岁月可期，引发网友热议最新消息 全息二象性是一个数学猜想

黑洞里有什么？密歇根大学物理学家用量子计算探测全息二象性来寻找答案
（神秘的地球uux.cn报导）据cnBeta：假如我们周围的一切只是......全息图会怎么样？它或许是--密歇根大学的一位物理学家正使用量子计算和机器进修来更好地理解这个被称为全息二象性的想法。全息二象性是一个数学猜想，它将粒子及其相互作用的理论与引力理论联系起来。
这个猜想表明，引力理论和粒子理论在数学上是等价的：引力理论中发生的事情在数学上会发生在粒子理论中，反之亦然。岁月可期，引发网友热议
两种理论都刻画了各异的维度，但它们所刻画的维度数量却相差一个。所以，在黑洞的形状内，如引力存在于三个维度，而粒子理论存在于两个维度，在其表面--平坦的圆盘。
以便设想这一点，突发白鹿分析再想想黑洞，由于其巨大的品质，它扭曲了时空。存在于三维空间的黑洞的引力，在数学上与在它上面跳舞的二维空间的粒子相联系。所以，黑洞存在于三维空间中，但我们目睹它则是经由粒子投射的。
一些科学家推测，我们的全部宇宙是粒子的全息投影，这或许导致一致的量子引力理论。
“在爱因斯坦的广义相对论中，没有粒子，重磅显卡行情排行只有时空。而在粒子物理学的规范模型中，没有引力，只有粒子，”马萨诸塞州大学物理系的探究科学家Enrico Rinaldi说道，“将两种各异的理论联系起来是物理学中一个持久存在的难题--自上个世纪以来人们一直在奋斗做这件事。”
在发表在《PRX Quantum》上的一项探究中，Rinaldi及其兴办者探究了如何运用量子计算和深度进修来探测全息二象性以找到被称为量子矩阵模型的数学难题的最低能量状态。
这些量子矩阵模型是粒子理论的代表。由于全息二重性表明，在一个代表粒子理论的操控系统中发生的事情，在数学上同样会作用到代表引力的操控系统，解决这样的邓紫棋近况量子矩阵模型可以揭示有关引力的信息。
在这项探究中，Rinaldi和他的团队使用了两个简易到可以用传统方法解决的矩阵模型，但它们具有用于经由全息二象性刻画黑洞的更繁琐矩阵模型的所有特征。
“我们期盼经由数值评测知晓这种粒子理论的特性，我们能知晓一些有关引力的东西，”Rinaldi说道，“惋惜的是，要解决粒子理论依然不轻松。而这正是计算机可以合作我们的地方。”
这些矩阵模型是代表弦理论中物体的数字块，这是一个框架，其中粒子理论中的粒子由一维弦强调。当探究人员解决像这样的矩阵模型时，他们正试图找到操控系统中代表操控系统最低能量状态（称为基态）的粒子的具体参数。在基态下，操控系统不会发生任何转变，除非你向它添加一些东西来扰动它。
Rinaldi说道：“知晓这个基态是什么样子真的很重大，由于这样你就可以从中创造出东西。所以，针对一种材料来说，得知基态就像得知，比如假如它是一个导体或假如它是一个超导体或假如它真的很强或假如它很弱。但在所有或许的状态中找到这个基态是一个相当艰难的任务。这就是为什么我们要使用这些数字方法。”
Rinaldi强调，大家可以把矩阵模型中的数字看作是沙粒。当沙子是平的，那就是模型的基态；但假如沙子里有波纹，那么必须找到一种方法将它们弄平。为知晓决这个难题，探究人员先是着眼于量子电路。在这种方法中，量子电路由导线强调，每个量子比特都是一条导线。在电线的上面是门，它是确定信息如何沿着电线传递的量子操控。
“你可以把它们当作音乐来读，从左到右，”Rinaldi说道，“假如你把它当作音乐来读，你基础上是在把一着手的量子比特转变为每一步的新东西。但你不得知在你前进的过程中应该做哪些操控，应该演奏哪些音符。摇动过程将改动所有这些门，从而使它们采取正确的形式以便在全部过程落幕时达到基态。所以你有所有这些音乐，假如你弹得对，在最后，你就有了基态。“
探究人员接着想把使用这种量子电路方法跟使用深度进修方法开展较为。深度进修是一种使用神经联网方法的机器进修。
神经联网则被用来设计面部确认使用，经由输入数以千计的人脸图像--它们从中得出面部的特定地标以确认个别图像或生成不存在的人的新脸。
在Rinaldi的探究中，探究人员定义了其矩阵模型的量子状态的数学刻画，称为量子波函数。然后，他们使用了一个特别的神经联网以便找到具有最低或许能量的矩阵波函数--其基态。神经联网的数字经由一个迭代的“完善”过程来寻找矩阵模型的基态并敲击沙桶使其所有的沙粒都平整。
在这两种方法中，探究人员都能找到他们所探究的两个矩阵模型的基态，但量子电路受到些许量子比特的限制。当下的量子设备只能处理几十个量子比特：在乐谱上添加线条变得很昂贵，并且添加的越多能演奏的音乐就越不精确。
“人们通常使用的其他方法可以找到基态的能量，但不能找到波函数的全部结构，”Rinaldi说道，“我们已然展示了如何使用这些新的新兴技术、量子计算机和深度进修来获得有关基态的整体信息。由于这些矩阵是一种特别类型的黑洞的或许代表，假如我们得知这些矩阵是如何排列的以及它们的属性是什么，我们就可以得知，如黑洞的内部是什么样子。黑洞的事情视界上有什么？它是从哪里来的？回答这些难题将是做到量子引力理论的一个步骤。”
Rinaldi强调，这些结局为前方的量子和机器进修算力岗位展示了一个重大的基准，探究人员可以经由全息二象性的思想来探究量子引力。
接下来，Rinaldi正跟Nori和Hanada兴办以探究这些算力的结局如何能够扩展到更大的矩阵以及它们对引入“噪音”效应或或许引入失误的干扰的鲁棒性如何。