ROPP编辑优选：当引力遇到量子信息

反德西特时空像一个全息图：它的所有信息都显示在一个围绕它的巨大球面上。在这个球面上，自由度之间的量子纠缠表现为反德西特时空里相应曲面的面积。在这个意义上，反德西特时空的几何就是边界球面上量子纠缠的地图。引力描述几何的动力学。所有的引力现象，不论是苹果从树上落下还是黑洞的形成，都反映了量子纠缠的性质。这篇综述详细地讨论了这一观点。

文章介绍

陈博文、Czech Bartlomiej、王子之

通讯作者：

■  Czech Bartlomiej，清华大学

为什么这是一个重要的研究领域？

每个文明都努力用各种方式尝试理解宇宙。对于世界上的每一个人来说，像苹果落地这样的引力现象构成了物质世界最亲切的体验。我们当然渴望用最深刻的方式去理解它。

现代物理学的一个核心问题是广义相对论和量子力学之间的冲突该如何调和。其中一个重要的问题就是霍金提出的黑洞信息悖论：量子力学预言落入黑洞的信息会最终辐射出来，而广义相对论的计算却表明黑洞辐射是没有信息的。通过量子信息的方式去理解引力对于最终解决这个问题是很有帮助的。

除此之外，或许从引力的角度去理解量子信息也能带来一些意想不到的收获，毕竟设计、实现量子计算机是当今科学界的一大重要问题。

最突出的问题是，我们关于引力和信息论的结论能否应用于反德西特时空以外的情况。人们最关心的是德西特时空。它与我们的世界很接近，同时又足够简单，使得我们能够像研究反德西特时空一样研究它。

一个非常活跃的研究领域是利用引力和信息论的关系去解决霍金的黑洞信息悖论。近年来，这方面已有许多具体的进展。一些研究者认为量子纠缠的引力表征有时会形成所谓的“岛”。如果这些纠缠岛组成了黑洞的内部，黑洞信息悖论就可以得到解决。

量子纠缠的引力表征是一个曲面的面积。这让我们想问：什么又对应于体积？Susskind猜答案应该是量子计算复杂度。这一量子信息理论和引力的新颖联系是一个快速发展的研究方向。

除此之外，很多来自黑洞的、量子力学方面的线索表明引力不对应于某一个特定的理论，而是一系列理论的系综。这个猜想引起了很多争论，也指出了一个很重要的科研方向。

Journal of Physics D: Applied Physics（JPhysD，《物理学报D：应用物理》）发表应用物理各领域的前沿研究和综述，具体包括：应用磁学和磁性材料、半导体和光子学、低温等离子体和等离子表面相互作用、凝聚态物理、表面科学和纳米结构、生物物理以及能源等六个领域。文章类型包括原创性论文、研究路线图、通讯以及每年针对热点研究的专题综述和特刊。