最近，武汉物数所蔡庆宇研究小组通过深入研究惠勒-德威特方程并结合量子轨道理论，首次证明宇宙可以通过量子机制自发产生。该研究成果在美国《物理评论D》2014年第4期上发表（Phys. Rev. D 89,083510，论文链接：http://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.89.083510）。 

　　探寻宇宙起源是人类社会的永恒追求。上世纪20年代以来，科学家在哈勃红移和微波背景辐射实验观测基础上，先后提出了宇宙膨胀模型以及大爆炸理论。然而，无论大爆炸理论还是随后发展的暴涨模型，都无法克服广义相对论预言的宇宙奇点问题。 

　　为解决宇宙奇点问题，揭示早期宇宙产生的物理机制，蔡庆宇等人深入研究了描述宇宙波函数的惠勒-德威特方程。他们证明，一旦假真空由于量子涨落产生一个小真空泡，这个真空泡会自发指数加速膨胀，迅速长大，从而导致时空的出现，并产生早期宇宙。通过使用量子轨道理论，他们发现，在早期宇宙中，量子势自然地扮演了宇宙常数的角色，量子效应是早期宇宙暴涨的根源。随着早期宇宙的长大，量子效应减弱，指数加速膨胀停止，暴涨结束。该工作不仅阐明了宇宙起源的量子机制，有效解决宇宙奇点问题，并且揭示了早期宇宙时期宇宙常数（暗能量）完全是一种量子效应。 

　　蔡庆宇研究员长期致力于量子信息及其交叉学科的理论研究工作。2009年，他与合作者首次把量子轨道理论应用到强激光与原子相互作用体系，实现了该体系量子描述向经典描述的过渡(New J. Phys. 11, 113035)；2011年，他与合作者首次证明了两路量子密码的无条件安全性(Phys. Rev. A 84, 042344)；2013年，他与合作者撰写的关于“黑洞信息丢失问题”的研究论文获得美国引力基金会论文比赛一等奖(IJMPD 22, 1341014)。 

　　相关工作获得国家自然科学基金面上项目、科技部重大研究计划课题，以及中国科学院新兴与交叉学科布局试点项目的资助。