桥接量子理论和相对论：量子模拟器中的弯曲时空

新技术可以回答以前无法通过实验解决的问题——包括有关量子力学和相对论之间关系的问题。

维也纳工业大学和其他机构的科学家开发了一种“量子模拟器”，使用超冷原子云模拟弯曲时空中的量子粒子，标志着朝着调和量子理论和相对论迈出的重要一步。该模型系统提供了一种工具来研究量子场中的引力透镜效应，这可能会导致对难以捉摸的量子引力领域和物理学其他领域的新见解。

当你想解释宇宙尺度的现象时，相对论很有效——比如黑洞碰撞时产生的引力波。量子理论在描述粒子尺度现象时效果很好——例如原子中单个电子的行为。但以完全令人满意的方式将两者结合起来尚未实现。寻找“量子引力论”被认为是科学界尚未解决的重要任务之一。

部分原因是该领域的数学非常复杂。同时，很难进行合适的实验：必须创造一种情况，在这种情况下，相对论的现象都起着重要作用，例如，由重质量弯曲的时空，同时，量子效应变得可见，例如，光的双粒子性和波动性。

在奥地利维也纳的 TU Wien，现在已经为此开发了一种新方法：使用所谓的“量子模拟器”来弄清这些问题的根源：而不是直接研究感兴趣的系统(即量子弯曲时空中的粒子)，人们创建了一个“模型系统”，然后人们可以从中通过类比了解实际感兴趣的系统。研究人员现在已经证明这个量子模拟器运行良好。这项由克里特大学、南洋理工大学和柏林联合大学物理学家参与的国际合作研究结果现已发表在美国国家科学院院刊 (PNAS)科学期刊上。

从一个系统学习另一个系统

量子模拟器背后的基本思想很简单：许多物理系统都是相似的。即使它们是完全不同种类的粒子或不同尺度的物理系统，乍一看彼此之间关系不大，但这些系统在更深层次上可能遵循相同的定律和方程。这意味着一个人可以通过研究另一个系统来了解某个特定系统。

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