Ако потокът на времето се обърне: Да създадеш по-добро утре, като поправиш проблемите от вчера

Експеримент на изследователи от университета в Кеймбридж е показал, че чрез манипулиране на квантови заплитания могат да симулират какво може да се случи, ако потокът на времето бъде обърнат, пише Universe Today.

Ръководител на изследователската група е Дейвид Арвидсон-Шукур, квантов изследовател от Hitachi Cambridge Laboratory (HCL) в университета в Кеймбридж и Ейдън Г. Макконъл, доктор по философия в Кавендишката лаборатория на Кеймбридж, и Никол Юнгер Халпърн, асистент-професор в Съвместния център за квантова информация и компютърни науки (QuICS) и Института за физически науки и технологии (IPST) към Университета на Мериленд.

В областта на квантовата теория заплитането описва ситуация, когато група частици се генерират, взаимодействат или споделят близост по такъв начин, че техните квантови състояния стават идентични. Тези частици остават в това състояние дълго след това, въпреки че могат да бъдат разделени от огромни разстояния (това, което Айнщайн нарича „призрачно действие на разстояние“). Това е основата на квантовите изчисления, където заплетени частици се използват за извършване на изчисления, които са твърде сложни за класическите компютри.

Дали частиците могат да се движат назад във времето, също е предмет на спорове сред физиците. Докато учените преди това са симулирали модели за това как може да се случи такова „пътешествие във времето“, екипът от Кеймбридж е приложил нов подход, свързвайки своята теория с квантовата метрология, която използва квантовата теория за извършване на високочувствителни измервания. В резултат изследователите показали, че заплитането може да реши проблеми, които иначе изглеждат невъзможни.

„Представете си, че искате да изпратите подарък на някого: трябва да го изпратите на първия ден, за да сте сигурни, че ще пристигне на третия ден. Но получавате списъка с желания на този човек чак на втория ден. Така че в този сценарий, който спазва хронологията, е невъзможно да знаете предварително какво ще иска като подарък и да сте сигурни, че ще изпратите правилния. Сега си представете, че можете да промените това, което изпращате на първия ден с информацията от списъка с желания, получен на втория ден. Нашата симулация използва манипулация на квантово заплитане, за да покаже как бихте могли да промените със задна дата вашите предишни действия, за да гарантирате, че крайният резултат е този, който искате“, казва водещият автор Адвисън-Шукър.

В експеримента екипът е заплел две частици. Първата била изпратена за използване в експеримента, а втората била оставена отделно. След това била манипулирана втората частица, за да промени ефективно миналото състояние на първата частица, променяйки резултата от експеримента. За да демонстрира потенциалното значение на експеримента за квантовите изчисления и други технологии, екипът включил квантова метрология. В традиционните метрологични експерименти фотоните се подготвят, преди да бъдат въведени в проба, и след това се регистрират със специална камера.

Резултатите на учените показват, че може да се използват симулации на пътешествие във времето, за да се променят със задна дата оригиналните фотони, дори ако са се научили как да подготвят фотоните едва след достигане на пробата. Екипът обаче отбеляза също, че този ефект се наблюдава само в един от четири експериментални серии, което означава, че симулацията има 75% шанс за неуспех. Теоретиците предлагат изпращане на много заплетени фотони, за да се намали високата вероятност за провал, знаейки, че някои в крайна сметка ще носят актуализираната информация.

Физиците също така препоръчват използването на филтър за премахване на „некоригираните“ фотони, докато актуализираните фотони преминават към камерата. В най-добрия случай, казва Арвидсън-Шукър, експериментът ще даде желаните резултати в една четвърт от случаите, което е еквивалентно на получаване на желания „подарък“ в един от всеки четири случая. Освен това, ако „подаръците“ не са скъпи, много от тях могат да бъдат изпратени за продължителни периоди, което в крайна сметка води до статистически значим брой желани резултати. Разбира се, Арвидсън-Шукър и колегите му подчертават, че това не е „пътешествие във времето“ в традиционния смисъл.

„Това, че трябва да използваме филтър, за да работи нашият експеримент, всъщност е доста успокояващо. Светът би бил много странен, ако нашата симулация на пътешествие във времето работеше всеки път. Относителността и всички теории, върху които изграждаме нашето разбиране за Вселената, ще излязат през прозореца. Ние не предлагаме машина за пътуване във времето, а по-скоро дълбоко гмуркане в основите на квантовата механика. Тези симулации не ви позволяват да се върнете назад и да промените миналото си, но ви позволяват да създадете по-добро утре, като поправите проблемите от вчера.”

Изследването на учените е подкрепено от Шведско-американската фондация, Мемориалната фондация на Ларс Хиерта, Girton College и Съвета за изследване на инженерните и физическите науки (EPSRC), част от Изследванията и иновациите на Виликобритания (UKRI).

Допълнителна литература: Cambridge University, Physical Review Letters.