一个多世纪以来，物理学一直和两个拒绝互相说话的室友凑合着过：广义相对论和量子力学。爱因斯坦的理论把引力当作时空弯曲来处理，而量子力学则掌管微观粒子。两者在自己的领域都挺好，但试图合并它们，你就会得到智力版的蓝屏死机——尤其是在黑洞、暗物质、暗能量以及“我们为啥在这儿”这类问题上。
由莱顿大学的弗洛里安·诺伊卡特领导的一个团队一直在琢磨如何弥合这一鸿沟，他们的想法简单得令人耳目一新：把信息——而非物质、能量甚至时空本身——视为宇宙最基本的成分。他们称之为量子记忆矩阵（QMM），并声称时空不是一个平滑的连续体，而是一个由微小格子组成的网格，每个格子都能存储经过的每一次相互作用的量子印记——一个粒子、一个力、你邻居的坏情绪。换句话说，宇宙不只是发生，它还记笔记。
整个想法源于黑洞信息悖论，这是物理学表达“总得有个东西让步”的方式。相对论说任何掉进黑洞的东西都永远消失了；量子力学说信息永远不能被摧毁。QMM的解决方案：当物质掉进去时，周围的时空格子记录下它的印记。当黑洞最终蒸发时，信息已经被备份了——就像一种比云存储还早的宇宙云存储。
该团队用所谓的印记算子将这一过程形式化，这是一个可逆规则，使信息守恒得以成立。他们从引力开始，然后意识到强核力和弱核力也会在时空中留下痕迹。他们甚至将其扩展到电磁学（论文目前正在同行评审中——所以，非官方地官方了）。原来，一个简单的电场会改变时空格子的记忆状态。这引导他们得出一个更广泛的原则，他们称之为几何-信息对偶：时空的形状不仅受质量和能量的影响（如爱因斯坦所教导），还受量子信息分布方式的影响，特别是通过纠缠——那种两个粒子可以跨越光年连接起来的诡异联系。
这一转变带来了戏剧性的后果。在一项研究（也在同行评审中）中，印记的团块表现得完全像暗物质——在引力作用下聚集，并解释了为什么星系以异常高的速度运行，而不需要引入奇异的新粒子。在另一篇论文中，他们展示了暗能量如何出现：当时空格子饱和时——想象它们像装满的硬盘——它们无法记录新信息，因此贡献出与宇宙学常数数学形式相同的残余能量。其大小与观测到的暗能量相符，表明暗物质和暗能量是同一枚信息硬币的两面。挺 neat。
但是，当时空的记忆完全填满时会发生什么？他们最新的论文已被《宇宙学与天体粒子物理学报》接受发表，指出一个循环宇宙，它反弹而不是坍缩成奇点。每个膨胀和收缩的周期都会在账本中存入更多熵；当达到界限时，存储的熵会驱动反转——一次反弹——导致新的膨胀阶段。该模型表明宇宙已经经历了三到四个周期，剩余不到十个。之后，时空的信息容量完全饱和，宇宙进入一个缓慢膨胀的最终阶段。这将宇宙真正的“信息时代”定为大约620亿年，而不是我们当前膨胀的138亿年。
听起来像纯理论？他们已经在今天的量子计算机上测试了QMM的部分内容，将量子比特视为微小的时空格子。使用基于QMM方程的印记和检索协议，他们以超过90%的准确率恢复了原始量子态。