Ngay từ năm 1973, nhà vật lý lý thuyết người Mỹ John Archibald Wheeler đã tóm gọn bản chất của thuyết tương đối tổng quát bằng một nhận định súc tích: không gian điều khiển cách vật chất vận động, còn vật chất quyết định cách không gian uốn cong. Theo Einstein, trọng lực không phải là một lực mà là biểu hiện của hình học: một vật thể có khối lượng lớn sẽ làm lõm cấu trúc không gian - thời gian, giống như quả bóng bowling đè lên một tấm đệm, khiến các vật thể khác bị hút vào chỗ trũng đó. Hình ảnh này tuy thanh thoát nhưng lại chứa đựng một khiếm khuyết chí tử. Khi một ngôi sao chết đi và sụp đổ thành hố đen, "chỗ trũng" đó sẽ xuyên thủng tấm đệm — và thuyết của Einstein không còn hiệu lực tại đó nữa. Chính trong những trường hợp cực đoan như vậy, các nhà vật lý cần đến một lý thuyết hấp dẫn lượng tử, và trong suốt nhiều thập kỷ, họ đã cố gắng xây dựng không gian - thời gian từ các hạt lượng tử thuần túy sao cho chúng vận hành đúng theo quy luật của Wheeler.
Bước ngoặt đã xuất hiện vào cuối thập niên 1990 nhờ nguyên lý toàn ảnh (holographic principle). Juan Maldacena, Edward Witten và các đồng nghiệp đã chứng minh rằng toàn bộ vũ trụ ba chiều có thể được mã hóa hoàn toàn trong một tập hợp các hạt tương tác trên ranh giới hai chiều của nó - tương tự như cách một tấm thiệp hologram tạo ra ảo giác về chiều sâu trên một bề mặt phẳng hoàn toàn. Sau đó, người ta phát hiện ra rằng hình học của không gian này được duy trì bởi sự rối lượng tử (quantum entanglement), đóng vai trò như các mô liên kết. Nếu cắt đứt các "sợi dây" liên kết giữa hai khu vực, cây cầu nối giữa chúng (chẳng hạn như lỗ sâu) sẽ mỏng dần và cuối cùng biến mất. Nhờ đó, các nhà vật lý đã giải mã được vế đầu tiên trong câu nói của Wheeler: sự rối lượng tử tạo ra sân khấu để vật chất có thể di chuyển. Tuy nhiên, vế còn lại vẫn là một ẩn số - trong các mô hình này, vật chất không hề làm uốn cong không gian. Quả bóng bowling khi đó nằm trên tấm đệm mà không để lại bất kỳ vết lõm nào.
Và gần đây, mảnh ghép còn thiếu đã lộ diện. Một số nhóm nghiên cứu, bao gồm cả đội ngũ của Charles Cao từ Viện Công nghệ Virginia, đã phát hiện ra rằng một thuộc tính đặc biệt của cơ học lượng tử mang tên "ma thuật" (magic) chính là yếu tố tạo nên tính đàn hồi của không gian - thời gian. Tham số này phản ánh bản chất lượng tử thực thụ của hệ thống và cho biết mức độ khó khăn khi mô phỏng trạng thái của nó trên các máy tính thông thường. Thuật ngữ này vốn được hai nhà vật lý Alexei Kitaev và Sergey Bravyi đưa ra từ năm 2004. Theo lý thuyết của họ, "ma thuật" phát sinh từ việc sử dụng các cổng logic phi Clifford (non-Clifford gates) - và chính nó đã tạo nên ưu thế vượt trội của máy tính lượng tử so với máy tính cổ điển. Cao ví von "ma thuật" như một loại "nước xả làm mềm vải" cho cấu trúc không gian. Như John Preskill từ Viện Công nghệ California, người tham gia vào nghiên cứu mới, đã nhận định: nếu không có "ma thuật", mọi thứ sẽ trở nên quá đơn giản — trong khi không gian - thời gian lượng tử lại có cấu trúc phức tạp hơn nhiều.
Để hiểu trọng lực có liên quan gì ở đây, cần nhắc lại về các mã sửa lỗi lượng tử — thứ bảo vệ thông tin mong manh trong máy tính lượng tử bằng cách "trải rộng" chúng trên nhiều qubit. Cách đây khoảng mười năm, Daniel Harlow và các cộng sự đã chỉ ra rằng nguyên lý toàn ảnh cũng hoạt động theo cùng một logic như vậy. Thế nhưng, các mã "ổn định" (stabilizer codes) cũ đã chia tách sự rối lượng tử một cách cứng nhắc thành hai phần - một phần dành cho không gian và một phần dành cho vật chất, khiến chúng không thể tác động qua lại. Kết quả là không gian được tạo ra tuy hoàn hảo nhưng lại trơ lỳ và thiếu sức sống. Giải pháp đến từ thế hệ mã mới mà Cao, Preskill cùng các đồng nghiệp xây dựng vào năm 2026: loại mã này chứa đầy các cổng phi Clifford, đồng nghĩa với việc chúng mang tính "ma thuật". Chính ma thuật này cho phép sự rối của không gian và sự rối của vật chất cuối cùng có thể tương tác với nhau - và không gian bắt đầu uốn cong để phản hồi lại vật chất. Bản thân Cao tỏ ra thận trọng khi đánh giá: mã này hiện vẫn còn rất sơ khai, chưa thể mô tả vũ trụ cụ thể của chúng ta hay sự trôi đi của thời gian. "Nó mang lại cho chúng ta một tiền thân của trọng lực," ông nói. "Hiện tại chúng ta mới đang ở bước 0,5 trên thang điểm 5."
Nhưng ngay cả ở giai đoạn sớm này, một bức tranh đẹp đẽ và đầy bất ngờ đã dần lộ diện. Hai thuộc tính then chốt của cơ học lượng tử - sự rối và ma thuật - tương ứng chính xác với hai đặc tính quan trọng nhất của không gian: hình dạng và độ linh hoạt của nó. Hóa ra, bản thân không gian lại là một trong những thực thể mang tính "lượng tử" nhất mà chúng ta có thể hình dung. Hơn thế nữa, trọng lực dường như được sinh ra từ chính sự không hoàn hảo của quá trình mã hóa: các loại mã không có ma thuật bảo vệ thông tin một cách lý tưởng và do đó tạo ra một không gian tĩnh lặng không có trọng lực, trong khi trọng lực thực thụ lại nảy sinh từ sự rò rỉ, từ sự trộn lẫn các thông tin được mã hóa. Nếu dùng một phép ẩn dụ cuối cùng, thì sự "thiếu sót" nhẹ nhàng của mã chính là lý do khiến quả táo của Newton rơi xuống đất, như lời đùa vui của nhà vật lý Bartek Czech từ Đại học Thanh Hoa.
