【天文】强势围观！二十世纪一零年代如何永远地改变了物理学？( 三 )
“这是多信使天文学的黄金时代 ， ”哈佛大学科学史物理学教授彼得盖利森告诉吉兹莫托 。
黑洞领域的探索也经历了一个分水岭时刻 ， 科学家们操作事件视界望远镜（世界各地的射电望远镜的一个集合合作） ， 对准了位于M87星系中心 ， 拥有65亿个太阳质量的黑洞 。这就产生了世界上第一张黑洞的图像 ， 或者更准确地说 ， 是黑洞投射在它后面物体上的阴影 。尽管研究人员早就看到了这些物体扭曲光的证据——这些庞然大物扭曲时空的程度如此之深 ， 以至于光无法逃脱它们的引力——但这次的观察为我们提供了一个最好的直观视角 。科学家们希望这一发现能开启黑洞科学的新时代 ， 他们能够更好地了解超大质量黑洞中心喷出的巨大物质喷流 。
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事件视界望远镜捕捉M87星系中心的黑洞 ， 在它的活动视界附近 ， 受强引力影响 ， 热气体在它周围旋转所产生的辐射勾勒出它的轮廓 。
“黑洞可以塑造宇宙尺度的现象 ， ”盖利森说 。“我们看到这些在大爆炸后的一小段时间内发光的物体 。它们就像可见宇宙边缘的灯塔 ， 向我们闪烁着它们的光芒 。了解这些射流的起源 ， 对更好地掌握可能影响星系中物质分布的物体具有重要意义 。”
现实世界的物理学
这十年来 ， 在天体物理学和粒子物理学领域 ， 有一个不为人知的英雄——越来越多的使用机器学习算法来对庞大的数据集进行分类 。如果没有机器学习 ， 黑洞图像是不可能存在的——这十年 ， 它在粒子物理学中的应用正在经历一个“转折点”多罗告诉吉兹莫托 。
这十年也开启了一个基于粒子物理怪事的技术新时代（如量子计算机） 。麻省理工学院数学家彼得·肖尔在肖尔的因式分解算法后告诉吉兹莫托：“我觉得这十年就绝对是那种 ， 看起来量子计算机能从科幻小说变成现实的十年 。”
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2019年10月18日 ， 国际商业机器公司研究中心主任达里奥·吉尔 ， 于纽约约克镇高地 ， 站在公司研究设施Q系统一之前 。
这些量子器件是由理查德·费曼在1981年提出的 。它们致力于使用的原子那古怪、颠覆性的概率数学而非常规逻辑 ， 来解决某些普通计算机无法解决的问题 。具体来说 ， 科学家们希望有一天他们能够模拟分子的行为 ， 或者使用新的数学调整来运行某些复杂的算法 。基本上 ， 这些机器只是通过抛硬币来产生概率分布 ， 这些硬币可以在半空中被能量脉冲推动 ， 与常规概率规则不同的是 ， 当你把“硬币”加在一起 ， 这些量子概率可以有负面迹象 ，从而导致了比普通抛掷硬币更复杂的概率分布 。
直到2007年 ， 耶鲁大学的物理学家才发明了“超导量子比特（transmon qubit）” ， 这是一种由超导导线构成的回路 ， 充当人工原子和量子计算的最小单位 。国际商业机器公司和谷歌都开发了50多台量子机器 ， 这些机器在处理某些问题时开始显示出比传统计算机更快的速度 。与此同时 ， 其他公司也推出了类似于激光固定的原子的大小的设备 。为这些机器提供软件工具或硬件组件的公司的整个生态系统也在成长 。
除了花式随机数发生器以外 ， 这些机器可能需要几十年的时间 ， 它们优于传统机器的优势才会体现出来 。在它们因为外界的振动或辐射而失去原有的量子（qunatumness）之前 ， 很难控制它们 。它们可能仍然会产生错误的结果——例如 ， 二进制字符串中的一个本应该输出为1的0 。研究人员现在正致力于实现误差校正 ， 将多个量子位元结合在一起 ， 创造出一个优秀的不易出错的“合理的”量子位元 。一个物理学家梦寐以求的真正“容错的”通用量子计算机可能需要数百万个量子位元来实现其全部潜力 。
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