Matoreikä on hypoteettinen avaruusajan topologia, “pikakuvake”, joka sallii kulkea kahden pisteen välillä ilmeisesti valoa nopeammin. Nimi tulee avaruusajan analogisoinnista omenan pintaan, jossa madonreikä on omenan läpi kulkeva tunneli. Todellisuudessa liikkuminen madonreiän läpi ei olisi valoa nopeampaa, vaan liikkuu normaalilla nopeudella taitetun tilan läpi.
Matoreiät ovat suosittuja tieteiskirjallisuudessa, koska niiden avulla hahmot voivat matkustaa suuria matkoja lyhyessä ajassa. Tosielämässä madonreikiä ei todennäköisesti ole, koska ne vaatisivat negatiivista ainetta, eksoottista ainetta, jota ei ole koskaan havaittu ja jonka olemassaoloa hiukkasfysiikan vakiomalli ei ennusta. Matoreikien aika -aikojen matemaattiset mallit osoittavat, että ne “puristuvat pois” melkein heti. Lisäksi madonreiän olisi oltava erittäin pieni – useimmissa malleissa on matoväylät, joiden aukot ovat pienempiä kuin atomin ydin.
Madonreikiä on kutsuttu myös Schwarzschildin madonrei’iksi tai Einstein-Rosen-siltoiksi aiempien matemaattisten analyysien yhteydessä. Einstein-Rosen -sillalla olisi musta aukko molemmilla sisäänkäynneillä, mikä tarkoittaa, että kun teoreettinen matkustaja saapui madonreikään, he ylittäisivät tapahtumahorisontin ja jäisivät keskelle.
Jos madonreikiä olisi olemassa, ne voisivat toimia myös aikakoneina. Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan aika kuluu hitaammin erittäin kiihtyvälle keholle. Jos madonreiän toinen pää kiihdytettiin lähellä valon nopeutta, kun taas toinen oli paikallaan, paikallaan olevaan reikään saapuva matkustaja nousi esiin nopeutetusta reiästä. Tämäntyyppistä madonreikää kutsuttaisiin suljetuksi aikakäyräksi tai aikareiäksi.
Fyysikko Stephen Hawking on ehdottanut, että tällaisten madonreikien syy-yhteyttä rikkovat ominaisuudet kiellettäisiin fyysisesti kosmisen sensuurin avulla. Tämä johtuu siitä, että aikamatka aiheuttaisi ilmeisesti ratkaisemattomia paradokseja, kuten tapaus, jossa joku menee ajassa taaksepäin tappaakseen aikaisemman itsensä. Matoreiän teoreettisista ominaisuuksista oppiminen vaatisi kvanttisen painovoimateorian, jota ei ole vielä kehitetty.