作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 波动是在宇宙早期膨胀(膨胀)期间产生的，并导致宇宙中的密度波动，就像这里显示的宇宙微波背景中看到的温度变化
原始非高斯性的一个特征是天空中三个或更多点的温度变化是相关的
这种关联的精确形式可以区分通货膨胀期间波动的经典或量子起源
信用:波尔图& amp格林（姓氏）；绿色的
许多宇宙学家认为，宇宙的结构是早期膨胀期间发生的量子波动的结果
然而，到目前为止，证实这一假设被证明极具挑战性，因为在分析现有的宇宙学数据时，很难区分量子和经典的原始波动
加州大学和德国DESY同步加速器的两位研究人员最近设计了一项基于非高斯心学概念的测试，这有助于确定宇宙结构的起源
在他们发表在《物理评论快报》上的论文中，他们认为检测原始的非高斯性有助于确定宇宙的模式是源于量子波动还是经典波动
“所有科学中最美妙的想法之一是，我们在宇宙中观察到的结构是由非常早期的宇宙中的量子波动造成的，这些量子波动随后被快速加速膨胀所拉伸，”进行这项研究的研究人员之一拉斐尔·波尔图告诉《物理》杂志
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“这种‘膨胀’的范式做出了许多已经被数据证实的预测，然而原始种子的量子本质是极其难以直接证明的
" 证明宇宙结构的量子起源如此困难的主要原因是，膨胀也可能拉伸经典扰动，导致非常相似的星系分布
在他们的论文中，波尔图和他的同事丹尼尔·格林提出了这样一个观点:虽然量子和经典涨落会导致相似的星系分布，但某些特定的模式在量子起源的结构中会有所不同
因此，观察这些模式可以让研究人员测试宇宙结构的起源
“我们用来研究天空中星系模式的许多形式主义类似于粒子物理学家在对撞机上研究散射过程的方式，”波尔图解释道
“在宇宙学中，我们谈论‘相关性’，而在粒子物理学中，我们谈论‘振幅’，但这两者有很多共同点
利用一些基本的物理原理和对称性，我们证明了经典机制会产生大量的粒子，并因此在星系的模式中产生一个非常特殊的信号，比如对撞机数据中的“碰撞”
" 波尔图和格林表明，在对撞机的数据中，一个类似于“凸起”的宇宙学特征可能表明宇宙的结构起源于经典波动
另一方面，这些“凸起”的缺失表明零点量子涨落是宇宙结构形成的关键因素
“人们以前曾试图为结构的量子起源找到一个标志，并发现这种效应被抑制了115个数量级，即0
…
115倍……1个效果，”波尔图补充道
“我们已经表明，虽然在结构形成过程中，由于来自其他来源的污染，这很难观察到，但如果存在原始信号，经典扰动的影响是1级的
这意味着我们比以前的建议提高了115个数量级
" 近几十年来，研究宇宙结构起源的宇宙学家主要在宇宙微波背景下寻找所谓的“B模式”极化，因为这种极化可能是膨胀期间原始量子引力效应的产物
波尔图和格林没有寻找“B模式”极化作为量子引力效应的指标，而是扭转了问题，发现另一种模式，被称为“相关函数的折叠配置”，携带着经典波动的种子
格林告诉《物理》杂志:“人们在实验室里用贝尔不等式测试量子力学已经有很长的历史了。”
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“基本的想法是，如果你有一个量子系统，你可以做一些特定的测量来揭示这个状态的真正量子力学性质
宇宙学的挑战是(1)我们观察的宇宙基本上是经典的，(2)我们不能进行“实验”，因为我们不能操纵宇宙的状态
我们工作的新颖之处在于，我们向你们展示了，尽管有这些巨大的障碍，我们仍然可以分辨出它来自遥远过去的量子力学状态
" 波尔图和格林最近的研究引入了一种新方法来检验宇宙结构是量子性质的假设
从本质上说，研究人员的理论是，如果人们不能观察到所谓的非高斯相关函数的折叠结构中的“凸起”，宇宙的结构将起源于量子零波动，就像在经典物理中一样，真空是空的
他们论文中介绍的石蕊测试与之前提出的量子力学测试有很大不同，因此避免了许多与这些测试相关的问题
在他们未来的工作中，波尔图和格林计划研究他们的测试是否也可以应用于量子系统的实验室实验
“丹和我现在也在思考量子信息思想如何能进一步精确定位原始种子的性质，更实际地说，也能帮助我们提供更快的算法来模拟宇宙的进化，也许有一天量子计算机会这么做，”波尔图说
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