时空是由微小的信息片段组成的吗？如果答案是肯定的，那么这些片段可能是通过一种名为量子纠缠的奇怪现象结合在一起的。现在，科学家正在通过一个名为“it from Qubit”的新项目来探索这个问题。这个新项目联合了量子计算、广义相对论以及弦理论方面的物理学家研究者的最终目标是找到一个量子化的引力理论，将目前不相容的量子力学和广义相对论统一起来。
莎士比亚曾写下这样一句话：“整个世界是一个舞台。”物理学家也倾向于以这种方式思考，他们的舞台就是空间本身。在他们看来，对于空间中容纳的各种力和场的相互作用，空间有时仅仅只是一块背景。空间本身，按照传统的观点来看，并不是由其他什么东西构成的。然而，一些科学家开始质疑这一传统观点。空间——或者说广义相对论里的时空——实际上可能是由小块的信息组成的。
根据这个想法，这些小块的信息通过彼此间的相互作用，创造出了时空并赋予其各种特性，比如引起引力效应的时空曲率。这个观点如果正确，就不仅能解释时空的起源，还可能帮助物理学家建立起他们追寻多年的量子引力理论。这一理论的目标是将量子力学和相对论统一在一起，这两大物理学理论目前是不相容的。
这种可能性吸引了数百位物理学家，他们在“it from Qubit”（IfQ）项目的资助下每三个月左右碰面一次，进行讨论。项目名中的“it”指的是时空，“qubit”（量子比特，来自quantum bit）代表量子尺度下的最小可能信息量，类似于计算机中的bit（比特）。
“it from Qubit”背后的设想是，宇宙由某种底层代码构筑而成，通过破解这些代码，物理学家最终可以找到一个方法，去理解宇宙中那些大尺度事件的量子本质。
因为这个项目既涉及量子计算，又涉及时空与广义相对论的研究内容，所以它把两组以前没有什么交集的研究人员整合在了一起，其中一组是量子信息科学家，另一组是高能物理与弦理论领域的科学家。大约一年前，支持科学和数学研究的私人机构西蒙斯基金会（Simons Foundation）拨款成立了“it from Qubit”合作项目，并资助物理学家在这个领域做研究以及开会讨论。
时空由比特或者什么别的东西“组成”的设想是与广义相对论的预言背道相驰的。新的观点认为，时空并不是基本的，而是通过量子比特的相互作用“涌现”出来的。这些比特到底是由什么构成的，它们又包含着哪些信息，科学家也不知道。然而，有趣的是，这些问题并未给科学家带来困扰。
“重要的是比特之间的关系”而不是比特本身，IfQ项目组成员、斯坦福大学的博士后布莱恩·斯温格尔（Brian Swingle）说，“这些集体关系是宇宙丰富物理特性的源泉。这里的关键不是它们的组成单元，而是这些单元组合在一起的方式。”
这种组合的关键可能是一种被称为量子纠缠的奇怪现象，这是粒子之间可能存在的一种于不可思议的关联，两个纠缠的粒子即使相隔很远，对其中一个粒子进行操作也会对第二个粒子造成影响。
“最近有人提出了一个极为诱人的方案：时空的结构是由更基本的某种‘时空原子’通过量子纠缠编织而成的”，IfQ的首席研究员、宾夕法尼亚大学物理学家维贾伊·巴拉苏布拉马尼亚恩（Vijay Balasubramanian）说，“如果这是真的，那实在是神奇。”
这个想法背后的推理过程来自物理学家先前的一些发现，比伊利诺伊大学香槟分校的笠真生（Shinsei Ryu）和京都大学的高柳匡（Tadashi Takayanagi）在2006年合作发表的论文表明，时空的几何结构和纠缠存在着关联。
在这项工作的基础上，2013年，普林斯顿高等研究院的物理学家胡安·马尔达西纳（Juan Maldacena）和斯坦福大学的物理学家伦纳德·萨斯坎德（Leonard Susskind）发现，如果两个黑洞纠缠在一起，它们就会产生虫洞，即广义相对论所预言的一种时空中的捷径。
科学家期望，一旦认清了纠缠的机制，他们就能够理解时空是怎么涌现出来的，就像空气中原子的微观运动产生热力学和天气的复杂模式一样。这些都是“涌现”现象，恩格尔哈特说，“当你把镜头拉远，从更宏观的角度看一个东西时，你会看到与之前不大一样的图像，你甚至不知这个图像来自于更小尺度的物理机制。这是IfQ最迷人的地方之一，因为我们现在还不清楚时空涌现背后的基本量子动力学。”
这项工作的主要目标是得到一个理论，能从量子角度来描述引力。但是追求量子引力的物理学家在过去一个世纪里一直不断受阻。爱因斯坦自己生前就一直在顽强地寻求这样的理论，但直到他去世都没有成功。IfQ的科学家寄希望于一种名为全息原理的理论来帮助他们。这个原理是指，一些物理理论可以等价于低维宇宙中更简单的理论。
全息原理一个最为成功的实例是名为AdS/CFT对偶（反德西特时空/共形场论对偶，anti-de Sitter/ conformal field theory correspondence的首字母缩写）的理论。这个理论表明，我们完全可以通过描述黑洞的表面行为来描述黑洞本身。换言之，内部（三维的“体”）的物理规律完美地对应于外部（二维的“边界”）的物理规律。
这个对应关系是马尔达西纳在1997年从弦理论的框架中得到的。
一些质疑者说，如果IfQ建立在不真实的基础上，它能得到什么有意义的结果呢？“这无疑是一个非常有力的批评，”恩格尔哈特说，“为什么我们把注意力放在这个玩具模型上？这一方面是因为玩具模型本身是正确的，另一方面我们认为，玩具模型事实上可以代表我们的宇宙。我很确定的是，如果我们能完全理解玩具模型，我们就能理解真实的宇宙。
”IfQ的研究者相信，从一个比较容易着手的简单图像开始，通过添加必需的复杂因素，最终能把上述理论应用到真实的世界中。