Kembridžas universitātes pētnieki izmantoja kvantu sapīšanās, lai modelētu scenāriju, kas līdzīgs ceļojumam atpakaļ laikā. Tas ļauj retrospektīvi mainīt iepriekšējās procedūras, kas var uzlabot pašreizējos rezultātus.
Fiziķi ir parādījuši, ka simulētie virtuālo laika ceļojumu modeļi var atrisināt eksperimentālas problēmas, kuras šķiet neiespējami atrisināt, izmantojot standarta fiziku.
Ja spēlmaņi, investori un kvantitatīvie eksperimentālisti spētu saliekt laika bultiņu, viņu priekšrocības būtu daudz lielākas, tādējādi nodrošinot daudz labākus rezultātus.
“Mēs neierosinām ceļojumu laikā mašīnu, mēs piedāvājam dziļu ienirt kvantu mehānikas pamatos.” — Deivids Arvidsons-Šukurs
Kembridžas universitātes pētnieki ir parādījuši, ka, manipulējot ar sapīšanos – kvantu teorijas iezīmi, kas padara daļiņas būtībā saistītas – viņi var simulēt to, kas notiktu, ja varētu ceļot atpakaļ laikā. Tātad azartspēļu spēlētāji, investori un kvantitatīvie eksperimentālisti dažos gadījumos var ar atpakaļejošu spēku mainīt savas pagātnes darbības un uzlabot savus rezultātus tagadnē.
Simulācijas un laika cilpas
Tas, vai daļiņas var pārvietoties atpakaļ laikā, ir strīdīgs jautājums fiziķu vidū, lai gan zinātnieki to ir darījuši iepriekš Simulācijas tam, kā šīs telpas-laika cilpas rīkotos, ja tās patiešām pastāvētu. Sasaistot savu jauno teoriju ar kvantu metroloģiju, kas izmanto kvantu teoriju ārkārtīgi jutīgu mērījumu veikšanai, Kembridžas komanda ir parādījusi, ka sapīšanās var atrisināt šķietami neiespējamas problēmas. Pētījums tika publicēts 12. oktobrī žurnālā Fiziskās apskates vēstules.
“Iedomājieties, ka vēlaties kādam nosūtīt dāvanu: jums tā ir jānosūta pirmajā dienā, lai pārliecinātos, ka tā pienāk trešajā dienā,” sacīja vadošais autors Deivids Arvidsons-Šukurs no Hitachi Kembridžas laboratorijas. “Tomēr šīs personas vēlmju sarakstu jūs saņemat tikai otrajā dienā, tāpēc šajā hronoloģiskā scenārijā jums nav iespējams iepriekš zināt, ko viņš vēlēsies kā dāvanu, un pārliecināties, ka nosūtāt īsto dāvanu.
“Tagad iedomājieties, ka varat mainīt to, ko izsūtāt pirmajā dienā, izmantojot informāciju no vēlmju saraksta, ko saņēmāt otrajā dienā. Mūsu simulācijā tiek izmantota kvantu sapīšanās manipulācija, lai parādītu, kā jūs varat ar atpakaļejošu spēku mainīt savas pagātnes darbības, lai nodrošinātu, ka gala rezultāts ir tāds, kādu jūs saņēmāt. gribu.
Kvantu sapīšanās izpratne
Simulācija balstās uz kvantu sapīšanu, kas sastāv no spēcīgiem savienojumiem, kurus kvantu daļiņas var koplietot, un ko nevar izdarīt klasiskās daļiņas – tās, kuras regulē ikdienas fizika.
Kvantu fizikas īpatnība ir tāda, ka, ja divas daļiņas ir pietiekami tuvu viena otrai, lai mijiedarbotos, tās var palikt savienotas pat tad, ja tās ir atdalītas. Tas ir pamats Kvantitatīvā statistika Nepārtrauktības daļiņu izmantošana, lai veiktu aprēķinus, kas ir pārāk sarežģīti klasiskajiem datoriem.
“Mūsu priekšlikumā eksperimentāls zinātnieks sapina divas daļiņas,” sacīja līdzautore Nikola Jadžera Halperna, Nacionālā standartu un tehnoloģiju institūta (NIST) un Merilendas universitātes pētniece. “Pēc tam pirmā daļiņa tiek izsūtīta izmantošanai eksperimentā. Iegūstot jaunu informāciju, eksperimentālists manipulē ar otro daļiņu, lai efektīvi mainītu pirmās daļiņas iepriekšējo stāvokli, mainot eksperimenta iznākumu.
“Efekts ir lielisks, bet tas notiek tikai vienu reizi no četrām reizēm!” Arvidsons-Šukurs teica. Citiem vārdiem sakot, simulācijas neveiksmes varbūtība ir 75%. Bet labā ziņa ir tā, ka jūs zināt, vai esat cietis neveiksmi. Ja mēs pieturamies pie mūsu dāvanu analoģijas, vienu reizi no četrām reizēm dāvana būs tāda, kādu vēlaties (piemēram, bikses), un citreiz tā būs bikses, bet nepareizs izmērs vai nepareiza krāsa, vai arī tā būs jaka.”
Praktiski pielietojumi un ierobežojumi
Lai piešķirtu modelim tehnisko atbilstību, teorētiķi to saistīja ar kvantitatīvo mērījumu zinātni. Kopējā kvantitatīvās noteikšanas eksperimentā fotoni — mazas gaismas daļiņas — tiek spīdināti uz interesējošā parauga un pēc tam tiek ierakstīti, izmantojot īpaša veida kameru. Lai šis eksperiments būtu efektīvs, fotoni ir jāsagatavo noteiktā veidā, pirms tie sasniedz paraugu. Pētnieki ir parādījuši, ka pat tad, ja viņi iemācīsies labāk sagatavot fotonus tikai pēc tam, kad fotoni sasniedz paraugu, viņi var izmantot laika ceļošanas simulācijas, lai ar atpakaļejošu spēku mainītu sākotnējos fotonus.
Lai saskartos ar lielo neveiksmes iespējamību, teorētiķi ierosina nosūtīt lielu skaitu sapinušos fotonu, zinot, ka daži no tiem galu galā nesīs pareizo un atjaunināto informāciju. Pēc tam viņi izmanto filtru, lai pārliecinātos, ka pareizie fotoni nonāk kamerā, bet filtrs noraida pārējos “sliktos” fotonus.
“Padomājiet par mūsu agrāko analoģiju par dāvanām,” sacīja līdzautors Aidans Makkonels, kurš veica šo pētījumu, iegūstot maģistra grādu Kembridžas Kavendišas laboratorijā, un tagad ir doktorants ETH, Cīrihē. “Pieņemsim, ka dāvanu nosūtīšana ir lēta, un pirmajā dienā varam nosūtīt vairākas pakas. Otrajā dienā mēs zinām, kura dāvana mums bija jānosūta. Kad paciņas pienāk trešajā dienā, viena no četrām dāvanām pareizi, un mēs tos izvēlamies.” Paziņojot saņēmējam, no kuras piegādes ir jāiznīcina.
“Tas, ka mums vajadzēja izmantot kandidātu, lai mūsu tiesas process būtu veiksmīgs, patiesībā ir ļoti pārliecinoši,” sacīja Arvidsons-Šukurs. “Pasaule būtu ļoti dīvaina, ja laika ceļošanas simulācijas darbotos katru reizi. Relativitāte un visas teorijas, uz kurām mēs pamatojam savu izpratni par mūsu Visumu, būtu ārpus loga.”
“Mēs nepiedāvājam ceļošanas mašīnu laikā, mēs piedāvājam dziļu ienirt kvantu mehānikas pamatos. Šī simulācija neļauj atgriezties un mainīt pagātni, taču tā ļauj jums izveidot labāku rītdienu vakardienas problēmu novēršana šodien.
Atsauce: “Neklasiskā iezīme metroloģijā, ko rada slēgtu virtuālā laika līkņu kvantu simulācijas”, autori Deivids R. M. Arvidsons-Šukurs, Aidans Makkonels un Nikola Jungera Halperna, 2023. gada 12. oktobris, Fiziskās apskates vēstules.
doi: 10.1103/PhysRevLett.131.150202
Šo darbu atbalstīja Amerikas Zviedrijas fonds, Larsa Herta memoriālais fonds, Girton College un Inženierzinātņu un fizikālo zinātņu pētniecības padome (EPSRC), kas ir daļa no Apvienotās Karalistes pētniecības un inovācijas (UKRI).
