Vào ngày 1 tháng 10 năm 2025, Đại học Kyushu tại Fukuoka, Nhật Bản, đã chính thức ra mắt Viện Nghiên cứu Lượng tử và Không-Thời gian. Trung tâm tiên phong này quy tụ các nhà nghiên cứu với mục tiêu khám phá mối liên hệ giữa cơ học lượng tử và cấu trúc không-thời gian của vũ trụ, hứa hẹn mở ra những mô hình mới tại điểm giao thoa giữa khoa học lượng tử và vũ trụ học, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc giải quyết những thách thức sâu sắc của vật lý.
Cơ học lượng tử, một lĩnh vực có lịch sử hơn một thế kỷ, đã cách mạng hóa hiểu biết của chúng ta về thế giới hạ nguyên tử nhưng vẫn còn tách biệt với các lý thuyết hấp dẫn cổ điển chi phối không-thời gian. Thuyết Tương đối Rộng của Einstein đã giới thiệu không-thời gian như một liên tục bốn chiều, nơi lực hấp dẫn là sự cong của cấu trúc này. Việc dung hòa bản chất xác suất của các hiện tượng lượng tử với hình học xác định của không-thời gian từ lâu đã là một thách thức trí tuệ dai dẳng. Nhiệm vụ cốt lõi của viện là giải quyết rạn nứt này, trở thành một cái nôi cho các công trình lý thuyết và thực nghiệm đột phá, làm sáng tỏ giao diện lượng tử-hấp dẫn. Sự kết hợp này có thể tiết lộ các định luật vật lý ẩn giấu chi phối vũ trụ ở cả quy mô vũ trụ và vi mô, có khả năng cách mạng hóa công nghệ và sự hiểu biết của chúng ta về sự tồn tại.
Giáo sư Kazuhiro Yamamoto từ Khoa Khoa học của Đại học Kyushu nhấn mạnh tiềm năng biến đổi: "Việc hợp nhất khoa học lượng tử với biên giới vũ trụ mang lại lời hứa về việc khám phá ra các định luật vật lý chưa biết và tạo ra các công nghệ sáng tạo." Tầm nhìn của ông bao gồm các công nghệ lượng tử mới, phát hiện sóng hấp dẫn tiên tiến và các trường lượng tử mới được xác định bởi tôpô không-thời gian. Viện bao gồm sáu bộ phận chuyên môn và một Văn phòng Chiến lược, với hơn 50 nhà nghiên cứu từ nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm vật lý lý thuyết và vật lý thiên văn, sẽ hợp tác dưới sáng kiến "Toàn bộ Đại học Kyushu". Các mạng lưới trong nước và quốc tế này thúc đẩy sự giao thoa ý tưởng, đẩy nhanh việc khám phá các nguyên tắc thống nhất.
Sáng kiến này phù hợp với Sáng kiến Phát triển Tương lai Học thuật (2023) của Hội đồng Khoa học Nhật Bản và đại diện cho một bước nhảy vọt quyết đoán trong lộ trình khoa học của Nhật Bản, hỗ trợ TẦM NHÌN 2030 của Đại học Kyushu là "thúc đẩy sự thay đổi xã hội bằng kiến thức tích hợp". Công trình lý thuyết của viện liên quan đến các khuôn khổ như lý thuyết trường lượng tử trên không-thời gian cong và các mô hình hấp dẫn lượng tử như lý thuyết dây và lý thuyết hấp dẫn vòng. Những cách tiếp cận này cố gắng mô tả hành vi lượng tử trong môi trường hấp dẫn khắc nghiệt. Những tiến bộ có thể làm sáng tỏ những bí ẩn như năng lượng tối, chân trời vũ trụ và nguồn gốc lượng tử của không-thời gian.
Ngoài lý thuyết, viện còn dự kiến tận dụng các thiết lập thử nghiệm, bao gồm đo lường sóng hấp dẫn siêu chính xác, cảm biến lượng tử cho các dao động không-thời gian và các thí nghiệm hạt năng lượng cao. Những công nghệ này hứa hẹn sẽ xác nhận các lý thuyết và thúc đẩy đổi mới trong khoa học vật liệu, máy tính lượng tử và quan sát không gian. Vị trí của Đại học Kyushu tại Fukuoka, một cầu nối giữa Nhật Bản và Châu Á, mang lại một lợi thế địa lý độc đáo. Viện có thể tạo điều kiện hợp tác quốc tế rộng rãi trên khắp Châu Á, Châu Âu và Châu Mỹ. Phạm vi tiếp cận toàn cầu này là rất cần thiết để giải quyết các câu hỏi phổ quát do bài toán lượng tử-không-thời gian đặt ra.
Giao điểm lượng tử-hấp dẫn vẫn là một biên giới cuối cùng trong vật lý cơ bản, thách thức các nhà khoa học suy nghĩ lại về thời gian, không gian, vật chất và thông tin. Sự ra đời của viện đánh dấu một cột mốc, báo hiệu sự cam kết đổi mới để giải quyết những câu đố này thông qua lý thuyết táo bạo và điều tra thực nghiệm. Một hội nghị chuyên đề khai mạc vào ngày 25 tháng 12 sẽ công bố các ưu tiên chiến lược của viện và thúc đẩy đối thoại giữa các nhà tư tưởng hàng đầu. Sự kiện này được dự đoán sẽ khơi dậy sự quan tâm và hợp tác rộng rãi, có khả năng đẩy nhanh các đột phá trong việc hiểu cấu trúc bí ẩn của vũ trụ.
Khi Đại học Kyushu bắt đầu sáng kiến này, thế giới đang theo dõi với sự mong đợi. Viện thể hiện sự tò mò khoa học và tích hợp kiến thức, hướng dẫn nhân loại hướng tới các định luật thống nhất bắc cầu cơ học lượng tử và hấp dẫn. Những khám phá của nó hứa hẹn sẽ định hình lại diễn ngôn học thuật, bối cảnh công nghệ và sự hiểu biết triết học của chúng ta về thực tại. Các nỗ lực nghiên cứu về mạng lưới lượng tử cho thấy rằng chúng có thể trở thành công cụ quan trọng để khám phá vật lý cơ bản theo những cách mà trước đây không thể đạt được với máy tính cổ điển. Các nhà khoa học đang khám phá sự tương tác giữa cơ học lượng tử và hấp dẫn bằng cách sử dụng các mạng lượng tử tiên tiến. Các mạng lượng tử có thể dẫn đến một internet lượng tử được kết nối toàn cầu, sử dụng qubit và sự vướng víu để liên lạc an toàn. Nghiên cứu nhằm xác định liệu hấp dẫn có thể làm thay đổi cơ học lượng tử hay không, có khả năng đóng góp vào một lý thuyết thống nhất về hấp dẫn lượng tử. Những nỗ lực này có thể cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ và xác định lại vật lý cơ bản.