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时空穿越不再 是梦？科学家成功模拟“全息虫洞” ！******

　　近日，科学家打造出

　　“全息虫洞”的消息冲上热搜

　　引发了大家 的讨论

　　虫洞 是什么？

　　我们真 的能用它穿越时空吗?

　　今天一起了解虫洞

　　01虫洞？是虫子住的洞吗？

　　宇宙中 的虫洞是科学家推测可能存在 的一种特殊隧道，它的两头连接着两个遥远 的时空，理论上说 ，如果能从虫洞的一端穿越到另一端，就能实现超越光速 的时空旅行 。

　　电影《星际穿越》中结尾主角就 是进入了虫洞，发生了时空穿越。感兴趣的同学可以去看看哦 ！

　　图源：截图 电影星际穿越中 的画面

　　要理解虫洞，我们首先要理解“黑洞”和“白洞” 。在霍金的两大科普著作《时间简史》《果壳中的宇宙》 的帮助下，黑洞这一概念早已深入人心。它 是在恒心死亡时 ，由于体积收缩，密度变大 ，获得使光也无法逃脱的巨大密度 的一种天体 。而所谓白洞，其实就 是和黑洞具有相反性质的特殊天体，特点是不断往外“吐”出东西 ，只发射而不吸收。

　　一个吞噬一切，一个“吐出”一切 ，大家可以想象一下，如果一个黑洞恰好连上了一个白洞时会怎么样呢？这时就会形成虫洞（worm hole）。

　　图源：中科院理论物理研究所 虫洞示意图

　　1915年，爱因斯坦提出了广义相对论 ，在爱因斯坦的理论中 ，空间和时间不再是绝对的 、不可变 的 ，而 是可塑 的、相互依存 的 ，且它们会受物质存在的影响。1935年 ，爱因斯坦和他的助手罗森在广义相对论的框架下研究黑洞，首次提出“爱因斯坦-罗森桥”的概念，这座“桥”连接了时空中两个不同区域的通道 。上世纪50年代 ，物理学家惠勒将这座桥命名为“虫洞” 。

　　这听起来是不 是很令人心动 ？进入虫洞 ，你可能会出现在宇宙的任意一个角落，甚至穿越时空 ，改写你的人生 ，重新选择你曾经后悔的事。然而，虽然广义相对论允许虫洞的存在 ，物理学家还从未在宇宙中观测到虫洞 ，目前只有黑洞被人类实际观测 。

　　 02量子虫洞又 是啥 ？

　　虽然我们还没有在宇宙中发现虫洞，但现在科学家们创造出了虫洞，还观察到了信息在虫洞之间传递 的现象。不过 ，先别想着穿越时空 ，这个虫洞并非上述所讲的引力虫洞，而 是一个量子虫洞 。

　　日前，英国《自然》（Nature）杂志发表 的一篇论文首次报道了利用一台量子处理器对全息虫洞进行量子“模拟” 。这个全息虫洞成功地将量子态通过虫洞 ，由一个量子系统传递到了另一个量子系统 。

　　如果我们想象中可以时空旅行的虫洞叫作“时空虫洞”的话，量子态 的量子虫洞则可以称之为“微型虫洞”。

　　那么，研究量子虫洞有什么用呢？

　　这是因为，广义相对论和量子力学虽然各自都发展了很长一段时间 ，但它们之间仍然有一个根本性 的“冲突”——量子引力。

　　具体来说， “广义相对论”描述了引力且在恒星、行星、银河上等大尺度上都适用 ；而“量子力学”描述了其他3种作用在微观尺度 的基本力 。这二者是否有“握手言欢” 的可能 ？这就要看量子引力 的表现。

　　物理学家们当然想通过实验去检验，但很遗憾 ，量子引力 的能量与尺度，此前的实验室条件 是无法模拟和观测的 。而这就 是“全息”的用武之地，它可以帮助物理学家创建一个与原始系统相当，但不太复杂 的系统 。这类似于用二维全息图显示三维图像 的细节 。

　　03量子虫洞 是怎么创造出来的 ？

　　2019年谷歌 的物理学家们提出了一种实验假说 ，认为一个在物理实验室中可以再造的量子态，能被解释为在两个黑洞之间的虫洞中穿越的信息。

　　现在 ，来自谷歌 、MIT、费米实验室和加州理工学院的科学家们，用9个量子位 、1台量子计算机模拟出了对应的量子动力学 。在同一个量子芯片中，他们创建了两个纠缠的量子系统 ，并将一个量子位放入其中一个量子系统 。结果 ，他们在另一个量子系统中观察到了这个量子位“穿越虫洞”而来的信息 ，结果符合预期的引力性质。

　　这是什么意思 ？大家可以设想在两组纠缠粒子之间 ，穿上一根电线或其它任何 的物理连接 ，让粒子们编码出虫洞 的两个口 。

　　在这种耦合作用下，操作其中一侧 的粒子，会引起另一侧粒子 的变化 。这样就有可能在两侧粒子之间撑开一个虫洞。

　　图片来源：inqnet/A.Mueller 量子计算机 的模拟显示了信息如何通过虫洞

　　尽管存在争议，但 是这项前所未有 的实验，探索了时空以某种方式从量子信息中产生的可能性 。随着量子装置 的不断改进，错误率会更低 ，芯片会更强，那么对引力现象的研究也会更加深入 。

　　END

　　资料来源 ：中科院物理所、极目新闻 、科技日报 、环球科学、量子位

　　整理 ：董小娴

春运归乡路上 ，这些“黑科技”护您平安******

　　归乡路上，这些“黑科技”护您平安

　　◎实习记者 都 芃

　　脚步匆匆，兔年春节将至，一年一度 的春运大幕已经拉开。

　　这个春运 ，是疫情防控进入新阶段后 的第一个春运 。在此期间 ，数以亿计的旅客将借助航空 、铁路 、公路等多种交通方式踏上归乡之旅 。

　　来自交通运输部 的数据显示，今年春运客流总量预计约为20.95亿人次，较去年同期增长了近一倍 。

　　道路千万条，安全第一条。

　　无论选择何种方式出行 ，平安始终 是所有人 的共同愿望 。在本次春运中，有多种高科技被应用于安保环节 ，如毫米波 、人脸识别等。它们在保障旅客安全 的同时 ，也大大改善了人们的出行体验 ，守护着亿万人 的回家路。

　　各类防爆装置：

　　利用特殊结构 ，巧妙化解危险

　　在机场 、火车站、地铁站等交通站点 的角落里，通常会看到一个圆滚滚的深色球体 ，这个“胖家伙”是站点应对突发情况的排爆“神器”——防爆球 。

　　防爆球通常 是旅客最容易识别出的防爆装置，其一般采用球形 、封闭式结构。在处置爆炸物时 ，首先将爆炸物通过机械手臂和排爆杆递送到球体内，然后封闭球体 。当爆炸物在球形罐体内爆炸时，由高强度结构钢构成的罐体便能够将爆轰产物封闭在球内，使其不产生更大危害 。

　　北京理工艾尔安全科技有限公司防爆装备部部长、高级工程师卞晓兵告诉科技日报记者，防爆球的防爆能力一般在2至3千克TNT(三硝基甲苯)当量。其自身重量通常在1吨以上 ，因此通常需要配合拖车使用 。

　　与防爆球类似 的防爆装置还有防爆罐，桶状外形 的它其貌不扬，要“低调”许多。

　　与防爆球不同的 是 ，防爆罐通常 是上方敞开 的非封闭式结构 。当爆炸物在其中爆炸时 ，高强度金属结构构成 的罐体底部和壁面会将冲击波向上导出，使爆炸能量从顶部泄出 ，保护周边人员安全 。防爆罐的防爆能力一般为0.5至2千克TNT当量 ，其自身重量在300千克以上 ，使用时通常也需拖车配合 。

　　除了大当量 、大重量 的防爆装置，卞晓兵表示 ，如今防爆装置 的一大发展方向为结构轻量化 。如当下已经被广泛运用的防爆毯 ，便通常采用多层复合材料制成 ，由内外围栏和盖毯组成 ，能够有效拦截爆炸破片，并引导爆炸能量向顶部泄出 ，其防爆当量约为一颗手雷 ，自身重量通常在30千克以内，便于移动 。

　　除此之外 ，卞晓兵介绍 ，目前最新的轻量化防爆产品还有柔性防爆罐 、刚柔复合防爆罐等 ，能够结合多种不同排爆场景使用。例如 ，柔性防爆罐内有多孔吸能泡沫和防爆阻燃液体，同时它采用了高性能纤维结构设计 。在爆炸时 ，通过其内部的多孔吸能泡沫和防爆阻燃液体 ，实现对冲击波能量的高效吸收和转化，再通过高性能纤维结构实现对破片的全部拦截。

　　毫米波人体检查设备 ：

　　无接触精准检测，为出行提速

　　不超过2分钟 ，这 是深圳宝安国际机场试行无接触安检后旅客通行 的速度 。

　　2021年9月，深圳宝安国际机场成为首家试行“无接触自助安检”模式的国内机场 。采用该安检模式 ，旅客不用与安检人员接触 ，只需自主脱下腰带和鞋，进入毫米波人体检查设备 ，并将随身携带的物品、行李放入CT安检设备 ，且笔记本电脑、雨伞等物品无需单独取出 。检查完成后，如果机器未报警 ，旅客即可快速通行 。正常情况下，整个安检用时不超过2分钟。

　　在无接触安检中 ，扮演重要角色的是毫米波人体检查设备以及CT安检设备 ，它们也是近年来安检领域科技创新的最新成果 。

　　中南大学自动化学院教授梁步阁告诉科技日报记者 ，虽然毫米波在安检领域 的应用并不多见 ，但其此前已经在雷达探测、无线通信等领域得到了广泛应用 。

　　“比如 ，现在许多拥有自动驾驶功能 的智能汽车 ，通常就配有毫米波雷达 。”梁步阁介绍 ，毫米波属于电磁波的一种，其波长为1至10毫米，因此被称为毫米波，且毫米波频率非常高，通常在30到300赫兹之间。

　　梁步阁表示，正是由于毫米波波长短、频率高 、带宽大，使得其具有较高 的分辨率，能够被广泛应用于物体探测 。而且毫米波较短的波长使得设备天线 的尺寸得以缩小，由此毫米波设备 的体积就可以缩小 ，重量也随之降低。

　　除此之外，梁步阁表示 ，毫米波设备的生产制造十分便于芯片化 ，即能够将多种元器件集成在芯片上进行批量生产，进而可快速降低成本 。“体积小、重量轻 、成本低，这些特点都使得毫米波设备能够走入我们 的日常生活。”他补充道 。

　　不过，毫米波并非没有缺点 ，探测距离短就是它 的“硬伤”。

　　梁步阁表示，相较于传统雷达数百乃至数千公里 的探测范围，民用的毫米波探测设备，其工作距离一般仅为几百米，只能被应用于近距离 的目标探测。而人员安检正 是毫米波“扬长避短” ，发挥本领 的绝佳场景之一 。

　　同时 ，与在安检领域被广泛应用 的金属探测仪相比 ，毫米波人体检查设备 的精准度更高。

　　“金属探测仪通常是利用金属自身会引起电磁感应或者霍尔效应 的原理来探测金属物品，属于无源探测器 。而毫米波设备则是通过主动发射毫米波 ，再分析物品反射回的电磁波来进行探测，属于有源探测器 ，后者检测更加精准。”梁步阁介绍道 。

　　因此 ，被应用于安检领域 的毫米波设备，不仅能够检验金属物品 ，就连如陶瓷刀、塑料刀等非金属物品也可以检测 。

　　同时 ，梁步阁补充道，虽然精度高 ，但毫米波设备对人体的影响几乎可以忽略不计。“毫米波产生的辐射属于非电离辐射 ，并且功率较小 ，其影响大致相当于手机对人体的影响，因此不需要过多担心 。”他说。

　　如果说在安检领域 ，毫米波人体检查设备还只 是“新人” ，那么CT安检设备应该算得上 是“老人”了 。

　　CT安检设备与医院中使用的CT成像仪工作原理基本一致 ，即利用X射线 、γ射线等重射线的强穿透性来实现对物体 的内部成像。

　　X射线等重射线 的频率不仅远远大于毫米波 ，也更在可见光之上。“频率越高，单个光子的能量就越大，因此能够穿过物体 ，进行精准的穿透成像。”同时，梁步阁表示，CT安检设备在工作时通常会分层进行成像，最后层层叠加，形成物体 的三维图像 。在此基础上 ，安检员可运用360度旋转判图、切片等功能 ，更为准确地判断识别层层堆叠 、形状复杂的行李物品 ，提高开包准确率，缩短开检时间 。

　　人脸识别系统：

　　可实现人包对应，便于行李提取

　　除了“硬核”的安保设备 ，得益于多种先进科技手段 的应用，为春运出行保驾护航的还有软件系统 。

　　此前 ，国内多家机场宣布在值机、安检等环节中采用智能人脸采集比对技术 。旅客可以自助完成人、证合一检验，从而大大加快登机速度 。

　　同时 ，人脸识别系统还可以与安检信息管理系统、旅客随身行李处理系统实现无缝衔接 ，将采集到 的人脸信息、旅客安检信息、旅客行包信息进行绑定 ，实现人包对应 ，既方便旅客托运 、提取行李 ，同时也便于对违规物品进行登记 、追溯 ，提高安检准确度，实现快速倒查。

　　此外 ，在北京大兴国际机场 ，当工作人员佩戴应用了AR(增强现实)技术的眼镜后 ，也可以利用其人脸识别功能 ，识别旅客的登机信息，快速寻找待登机旅客并为旅客提供便捷服务。

　　北京理工大学网络与安全研究所所长闫怀志向科技日报记者介绍，人脸识别作为当下一种常见的生物识别技术 ，其主要基于人 的脸部特征信息来进行身份识别 。具体流程包括人脸图像采集、图像检测、信息预处理 、人脸特征点提取和人脸匹配/识别等。而无论是固定设备还 是移动设备 ，其所采用 的人脸识别技术在原理上都 是类似 的 ，最主要 的区别在于不同设备所采集的图像质量不同。

　　“比如说取景范围、图像像素、图像格式等 ，而图像质量的不同则会对图像匹配精确度和准确度造成一定的影响 。”闫怀志表示。

　　提及人脸识别，信息安全始终 是公众最为关心 的问题之一 。

　　对此，闫怀志认为 ，目前人脸识别技术应用广泛，由此必然会带来一定的信息泄露风险。

　　“这种个人信息泄露的风险主要来自于后台数据库以及识别后 的信息存储系统。”闫怀志认为，管控人脸识别信息泄露风险，主要应从技术和管理两方面来加强保障。相关企业单位必须按照《网络安全法》《数据安全法》《个人信息保护法》的要求建立健全完善 的安全防护体系 ，并遵从相应 的标准规范 。在技术层面上，应着重在物理环境 、主机系统 、应用系统以及业务数据等层面构建纵深防御体系 。在管理方面，则应从安全管理制度 、安全建设 、安全运维等多个角度来强化安全管理。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）