防止量子计算机中的错误所需的相同代码可以赋予时空组织固有的强度
在玩具“全息”宇宙中（即使不是现在），时空结构是基于量子粒子网络形成的。 物理学家发现这是基于量子误差校正的原理。1994年，来自AT＆T研究部门的数学家
彼得·肖尔 （
Peter Shore）立即赞美量子计算机（QC），他们
发现这些假设的设备可以迅速分解出大量数字，从而打破了大多数现代密码学。 但是根本的问题阻碍了航天器的真正创造：其物理组件的自然不稳定性。
与常规计算机的信息二进制位不同，量子位由量子粒子组成，量子粒子具有同时处于| 0>和| 1>两种状态之一的可能性。 当量子位交互时，它们的可能状态变得相互依赖，并且在状态| 0>和| 1>中发现自己的机会相互依赖。 比例概率增长得越多，每次操作之后，量子位就变得更加纠缠。 支持和管理数量惊人的同时增长功能，使CC在理论上变得强大。
但是，量子位非常容易出错。 最弱的磁场或随机的微波脉冲使它们“抛出位”，相对于其他量子位，将它们的机会更改为等于| 0>或| 1>，或者变为“旋转相位”，从而颠倒了它们两种状态的数学关系。 为了使航天器正常工作，科学家需要找到保护信息的方法，即使单个量子位受损也是如此。 此外，这些方法应在不直接测量量子位的情况下检测并纠正错误，因为测量会导致将共存的量子位功能崩溃到某个现实中，并且旧的0和1无法支持量子计算。
1995年，肖尔遵循他的分解算法，发布了另一个惊人
证据，证明存在“可纠正量子误差的代码”。 一年后，计算机科学家
Dorit Aaronova和
Michael Ben-Ohr （以及其他独立研究人员）
证明了这些代码从理论上可以使错误的数量几乎为零。 “这是90年代的一个重大发现，使人们相信原则上可扩展量子计算是可能的，”德克萨斯大学的领先量子计算机科学家
Scott Aaronson说。 “而这只是最艰巨的工程挑战。”
彼得·肖尔（Peter Shore），多里特·阿罗诺娃（Dorit Aaronova）和迈克尔·本奥（Michael Ben-Or）如今，尽管小型质量控制在世界各地的实验室中得到了应用，但性能优于普通质量控制的有用质量控制仍要等待数年甚至数十年。 为了处理由实量子位产生的令人沮丧的大量错误，需要更多有效的纠错码。 亚伦森说，尝试开发改进的规范是“该领域最重要的问题之一”，同时还改进了铁。
但是，在过去25年间不断寻找这些代码的过程中，2014年发生了一件有趣的事情-物理学家发现了证据，证明量子纠错与空间，时间和引力的本质之间有着深远的联系。 在爱因斯坦的相对论一般理论中，重力被定义为围绕大质量物体的时空结构的曲率，即“时空”。 抛向空中的球在时空中呈直线运动，并且已经向地球弯曲。 然而，尽管爱因斯坦理论具有完全的力量，物理学家认为重力应该具有更深的量子起源，从某种程度上类似于时空结构的东西会出现。
2014年，三名年轻的量子引力研究人员取得了令人难以置信的成果。 他们在理论家钟爱的领域中工作：
玩具宇宙 ，即所谓的“
防辐射空间 ”，就像全息图一样工作。 宇宙内部时空的弯曲结构是存在于其外边界的纠缠量子粒子的投影。
艾哈迈德·阿尔梅里 （
Ahmed Almeyri） ，
西恩 ·唐 （
Sea Don）和
丹尼尔·哈洛 （
Daniel Harlow）进行了计算，由此得出，这种全息的时空“表现”与量子纠错码完全一样。 在《高能物理学》杂志上，他们
发表了这样的假设 ，即时空本身就是一种代码-至少在反虚空中是这样。 这项工作在量子引力研究人员社区掀起了一股热潮，并发现了新的量子纠错码，其中包括更多的时空特性。
加州理工学院的理论物理学家
约翰·普瑞斯基 （
John Preskil）说，尽管量子纠错是由脆性的量子物质织成的，但量子纠错却说明了时空的可靠性。 Preskil说：“我们不必太仔细地对待这个想法，以免破坏几何形状。” “我认为与量子误差校正的这种联系是对我们拥有的一切的最深刻的解释。”
量子误差校正语言也开始允许研究人员研究黑洞的奥秘：黑洞的球形部分，时空如此向中心弯曲，甚至光线也无法从黑洞中逸出。 “所有痕迹都会导致黑洞，”目前在普林斯顿大学高级研究所工作的阿尔梅里（Almeyri）说。 在这些充满悖论的地方，引力达到了顶峰，爱因斯坦的相对论一般理论不再起作用。 他说：“有迹象表明，如果我们了解哪种代码使用时空，则可以帮助我们了解黑洞的内部结构。”
作为奖励，研究人员希望全息时空也可以提出一种缩放航天器的方法，以实现Shor等人的古老梦想。 “时空比我们聪明，”阿尔梅里说。 “这些设计中内置了非常有效的量子纠错码。”
艾哈迈德·阿尔梅里，斯东和丹尼尔·哈洛量子纠错码如何工作？ 将信息存储在有问题的量子位中的秘密在于，不是将信息存储在单独的量子位中，而是将其存储在许多令人困惑的量子位的系统中。
举一个简单的例子，考虑一下三个量子位的代码：它们使用三个“物理”量子位来保护一个“逻辑”量子位，以防止信息被翻转。 这样的代码对于量子误差校正不是特别有用，因为它不能防止相位反转，但是可以执行说明功能。 逻辑量子位| 0>的状态对应于在状态| 0>中发现所有三个物理量子位，而状态| 1>则对应于所有三个物理量子位都处于状态| 1>。 系统处于这些状态的叠加中，写为| 000> + | 111>。 但是，可以说，其中一个量子比特有点拍打。 如何在不直接测量量子位的情况下检测和纠正错误？
可以通过两个网关将量子位输入到量子电路中。 一个检查第一和第二物理量子位的“奇偶性”（它们相同或不同），另一个检查第一和第二物理量子位的“奇偶性”。 当没有错误时（即，量子位处于| 000> + | 111>状态），奇偶校验网关确定第一和第二量子位以及第一和第三量子位相同。 但是，如果意外在第一个qubit上抛出了一位，则将导致状态| 100> + | 011>，并且网关将确定这两个对之间的差异。 第二个量子位中的比特传输给出| 010> + | 101>，网关确定第一和第二量子位不同，第二和第三重合。 如果传输第三个量子比特，结果将是“一致”； 不同。” 这些独特的结果表明，必须进行哪种矫正手术，以及是否必须进行矫正手术，也就是说，将第一，第二或第三物理量子位向后翻转的操作不会导致逻辑量子位的崩溃。 “在我看来，量子纠错似乎是不可思议的，”阿尔梅里说。
更好的补丁代码通常可以基于略多于一半的物理量子位来恢复所有编码的信息，即使所有其他量子位均已损坏。 这就是促使Almeyri，Don和Harlow在204年思考量子纠错与量子纠缠如何产生抗反空间（AdS）之间的可能联系的原因。
请务必注意，AdS空间不同于我们的发送者空间的时空几何形状。 我们的宇宙充满了正的真空能，这迫使它无限扩展，而在AdS空间中，真空能为负，因此它获得了类似于M. K. Escher的“极限-圆”的双曲线几何形状。 埃舍尔（Escher）的镶嵌生物越来越小，从圆心开始扩散，最终在周边消失。 同样，从AdS空间中心发出的空间尺寸不断压缩，最终消失，这表明了宇宙的外边界。 在著名物理学家胡安·马尔达塞纳（Juan Maldacena）发现他的弯曲时空结构对存在于无重力边界且具有自由边界的粒子的量子理论“全息双重”之后，AdS空间在1997年受到理论物理学家研究量子引力的欢迎。更少的测量。
1959年“ Limit-Circle III”埃舍尔版画上的双曲线几何描述了AdS空间像过去几十年中的数百位其他物理学家一样，在研究对偶性如何工作时，Almeyri及其同事注意到，AdS空间内的任何点都可以在略多于一半的边界的基础上创建-就像最优的量子误差校正代码一样。
在他们的工作中，全息时空和量子误差校正是同一回事，他们描述了如何将最简单的代码表示为二维全息图。 它由三个“
kutrits ”（存在于三种状态之一的粒子）组成，它们彼此之间的距离相等，并
排成一圈。 纠缠在一起的三位尖晶石编码一个逻辑切角，对应于圆心时空中的一个点。 该代码可保护该点免于擦除这三个Kutrit中的任何一个。
当然，有一点是一般的宇宙。 2015年，Harlow，Preskil，Fernando Pastavsky和Beni Yoshida
发现了另一种名为HaPPY的全息代码，该代码继承了AdS空间的更多属性。 斯坦福大学研究主管
帕特里克·海登 （
Patrick Hayden）说，该代码将空间分成五面砖-“就像
Tinkertoy设计师的小
作品一样”。 每个细节代表时空的一个点。 海登说：“这些瓷砖将在埃舍尔的马赛克中扮演鱼的角色。”
在HaPPY代码和其他开放式全息纠错方案中，可以从与边界相邻的区域中的量子位重新创建时空区域内称为纠缠楔的所有内容。 海顿说，纠缠楔形将叠加在边界的重叠区域上，就像可以从许多不同的物理量子位子集重新创建航天器中的逻辑量子位一样。 “并且这里有错误修复功能。”
Preskil说：“量子纠错为我们提供了使用此代码语言的几何图形的大致概念。” 他说，相同的语言“可能适用于更普遍的情况”，尤其是像我们这样的沮丧世界。 但是事实证明，以全息图的形式很难想象没有边界的Desitter空间。
到目前为止，Almeyri，Harlow和Hayden等研究人员一直在使用AdS空间，因为它与Desitter世界有很多相似之处，但更易于研究。 两个空间的时空几何都遵循爱因斯坦的理论；它们只是在不同的方向上弯曲。 而且可能更重要的是，两种类型的宇宙中都存在黑洞。 “重力的最基本属性是黑洞的存在，”现任麻省理工学院物理学副教授的哈洛说。 “这就是重力与所有其他相互作用的区别所在。 因此，用量子引力是如此困难。”
量子纠错语言提供了一种描述黑洞的新方法。 海登说，黑洞的存在被定义为“修复失败”：“当您有太多错误以致于无法再跟踪很多时空中发生的事情时，您就会陷入黑洞。 就像是无知之流。”
相对于黑洞内部，无知不可避免地会积累。 史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）于1974年提出的启示是，BH散发热量，因此迟早会蒸发，这引发了臭名昭著的“黑洞信息悖论”，该悖论询问了吞没所有BH信息会发生什么。 这个问题可能与宇宙学和宇宙的诞生有关，因为大爆炸奇点的扩展与反向繁殖中BH的引力坍塌非常相似。
AdS空间简化了信息发布。 由于宇宙ADS的边界在全息上对它所包含的所有东西-对所有BH和其他事物都是双重的，因此，不能保证掉入BH的信息会丢失。 它将始终在宇宙边界处进行全息编码。 计算表明，为了基于边界处的量子位重构有关黑洞内部的信息，您将需要访问边界约四分之三处的纠缠量子位。 阿尔梅里说：“多于一半还不够。” 他补充说，对四分之三的需求应该报告有关量子引力的一些重要信息，但是为什么获得这样的分数的问题“仍然悬而未决”。
在2012年首次应用Almeyri时，来自阿联酋的高个子瘦子物理学家和他的三个同事
加深了信息悖论。 他们的推理表明，信息可能根本不会进入BH内部，因为BH事件地平线上的“防火墙”将阻止该信息。
像大多数物理学家一样，Almeyri不相信BH防火墙确实存在，但是事实证明很难绕过这个概念。 现在他相信，量子纠错会阻止防火墙的形成，即使在越过BH地平线之后，量子纠错也能保护信息。 他在十月份发表的上一份
独立著作中说，量子误差校正是“必须保持时空在水平线上的平稳性”的两个组成部分的黑洞，即虫洞。 他认为，量子误差校正不仅可以防止防火墙，而且还可以使量子位落入黑洞后逸出，因为黑洞的内部和外部之间的缠结线本身类似于微型虫洞。 那将解释霍金的悖论。
今年，国防部为全息时空研究
分配了资金，特别是因为该领域的进展可能导致量子计算机出现更有效的纠错码。
物理学家仍然必须弄清楚是否有可能使用全息图以及以量子位和代码来描述Desitter宇宙，例如我们的宇宙。 “所有这些联系对于一个显然不属于我们的世界是众所周知的，”亚伦森说。
在去年的工作中，现在加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校工作的唐和他的合著者伊娃·西尔弗斯坦（Eva Silverstein）和贡萨洛·托罗巴（Gonzalo Torroba）共同努力，朝着分散方向迈出了一步，试图创造出原始的全息描述。研究人员仍在研究该建议，但Preskil认为，量子纠错的语言仍将转移到真实的时空中。他说：“实际上，空间是错综复杂的。” -如果要用小块缝制时空，则必须适当地混淆它们。通过创建量子纠错码来做到这一点是正确的。”