Cambridge ‘imkansız’ sorunları çözmek için zaman yolculuğu simülasyonlarını kullanıyor.

Fizikçiler, sanal zaman yolculuğunun simüle edilmiş modellerinin, standart fizik kullanılarak çözülmesi imkansız görünen deneysel sorunları çözebileceğini gösterdi.

Eğer kumarbazlar, yatırımcılar ve niceliksel deneyciler zamanın okunu bükebilselerdi, avantajları çok daha yüksek olur ve bu da çok daha iyi sonuçlara yol açardı.

Cambridge Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, kuantum teorisinin parçacıkları özünde bağlantılı kılan bir özelliği olan dolaşıklığı manipüle ederek, zamanda geriye yolculuk yapılabilseydi ne olacağını simüle edebildiklerini gösterdi. Yani kumarbazlar, yatırımcılar ve niceliksel deneyciler bazı durumlarda geçmişteki eylemlerini geriye dönük olarak değiştirebilir ve şimdiki sonuçlarını iyileştirebilir.

Simülasyonlar ve zaman döngüleri

Parçacıkların zamanda geriye gidip gidemeyeceği fizikçiler arasında tartışmalı bir konudur, ancak bilim insanları bunu yapmıştır. önceden Bu uzay-zaman döngülerinin gerçekten var olsaydı nasıl davranacağına dair simülasyonlar. Cambridge ekibi, yeni teorilerini son derece hassas ölçümler yapmak için kuantum teorisini kullanan kuantum metrolojisine bağlayarak, dolaşıklığın görünüşte imkansız sorunları çözebileceğini gösterdi. Çalışma 12 Ekim’de dergide yayınlandı. Fiziksel inceleme mektupları.

Hitachi’nin Cambridge laboratuvarından başyazar David Arvidsson-Shukur, “Birine bir hediye göndermek istediğinizi hayal edin: Üçüncü günde ulaşacağından emin olmak için onu ilk gün göndermeniz gerekir” dedi. “Ancak o kişinin istek listesi ancak ikinci gün elinize geçiyor. Dolayısıyla bu kronolojik senaryoda, hediye olarak ne isteyeceklerini önceden bilmeniz ve doğru hediyeyi gönderdiğinizden emin olmanız mümkün değil.

“Şimdi, ikinci günde aldığınız istek listesindeki bilgilerle birinci günde gönderdiklerinizi değiştirebileceğinizi hayal edin. Simülasyonumuz, nihai sonucun istediğiniz gibi olmasını sağlamak için geçmiş eylemlerinizi geriye dönük olarak nasıl değiştirebileceğinizi göstermek için kuantum dolaşma manipülasyonunu kullanıyor. istek.

Kuantum dolaşıklığını anlamak

Simülasyon, kuantum parçacıklarının paylaşabileceği ve günlük fizik tarafından yönetilen klasik parçacıkların paylaşamayacağı güçlü bağlantılardan oluşan kuantum dolanıklığa dayanıyor.

Kuantum fiziğinin özelliği, eğer iki parçacık birbirine etkileşecek kadar yakınsa, ayrıldıklarında bile bağlı kalabilmeleridir. Bu temel Nicel istatistikler Klasik bilgisayarlar için fazla karmaşık olan hesaplamaları gerçekleştirmek üzere sürekli parçacıklardan yararlanmak.

Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ve Maryland Üniversitesi’nden araştırmacı olan ortak yazar Nicole Younger Halpern, “Önerimizde deneysel bir bilim insanı iki parçacığı dolaştırıyor” dedi. “Daha sonra ilk parçacık deneyde kullanılmak üzere gönderilir. Yeni bilgi elde ettikten sonra, deneyci ikinci parçacığı yönlendirerek birinci parçacığın önceki durumunu etkili bir şekilde değiştirir ve deneyin sonucunu değiştirir.

“Etkisi harika, ancak bu yalnızca dört seferden bir kez oluyor!” Arvidsson-Shukur dedi. Yani simülasyonun başarısız olma olasılığı %75’tir. Ama iyi haber şu ki, başarısız olup olmadığınızı bilirsiniz. Hediye benzetmemize devam edersek, dört seferden birinde hediye istediğiniz hediye olacaktır (örneğin bir çift pantolon), diğer seferde ise bir pantolon ancak yanlış beden veya yanlış renk olacaktır. ya da bir ceket olacak.”

Pratik uygulamalar ve sınırlamalar

Teorisyenler, modellerine teknik uygunluk kazandırmak için onu niceliksel ölçüm bilimiyle ilişkilendirdiler. Yaygın bir nicelik belirleme deneyinde, fotonlar (küçük ışık parçacıkları) ilgilenilen bir numunenin üzerine yansıtılır ve daha sonra özel tipte bir kamera kullanılarak kaydedilir. Bu deneyin etkili olabilmesi için fotonların numuneye ulaşmadan önce belirli bir şekilde hazırlanması gerekmektedir. Araştırmacılar, fotonların nasıl daha iyi hazırlanacağını ancak fotonlar örneğe ulaştıktan sonra öğrenseler bile, orijinal fotonları geriye dönük olarak değiştirmek için zaman yolculuğu simülasyonlarını kullanabileceklerini gösterdi.

Yüksek başarısızlık olasılığıyla yüzleşmek için teorisyenler, bazılarının eninde sonunda doğru ve güncel bilgiyi taşıyacağını bilerek çok sayıda dolaşık foton göndermeyi öneriyorlar. Daha sonra, doğru fotonların kameraya geçmesini sağlamak için bir filtre kullanırlar, filtre ise geri kalan “kötü” fotonları reddeder.

Cambridge’deki Cavendish Laboratuvarı’nda yüksek lisans yaparken bu araştırmayı yürüten ve şu anda Zürih’teki ETH’de doktora öğrencisi olan ortak yazar Aidan McConnell, “Hediyelerle ilgili daha önceki benzetmemizi düşünün” dedi. “Diyelim ki hediye göndermek ucuz ve ilk gün birden fazla paket gönderebiliyoruz. İkinci gün hangi hediyeyi göndermemiz gerektiğini biliyoruz. Üçüncü gün paketler elimize ulaştığında her dört hediyeden biri gönderilmiş olacak. doğru ve biz onları seçiyoruz.” Alıcıya hangi gönderilerin imha edilmesi gerektiğini söyleyerek.

Arvidsson-Shukur, “Denememizi başarılı kılmak için bir adaya ihtiyaç duymamız aslında çok güven verici” dedi. “Zamanda yolculuk simülasyonları her zaman işe yarasaydı dünya çok tuhaf olurdu. Görelilik ve evrenimize dair anlayışımızı temel aldığımız tüm teoriler pencereden uçup giderdi.”

“Biz bir zaman yolculuğu makinesi önermiyoruz, bunun yerine kuantum mekaniğinin temellerine derinlemesine bir dalış öneriyoruz. Bu simülasyon geriye dönüp geçmişinizi değiştirmenize izin vermiyor, ancak dünün sorunlarını bugün çözerek daha iyi bir yarın yaratmanıza olanak tanıyor.” .”

Referans: David R. M. Arvidsson-Shukur, Aidan G. McConnell ve Nicole Yunger Halpern tarafından yazılan “Kapalı zamanlı sanal eğrilerin kuantum simülasyonuyla oluşturulan metrolojide klasik olmayan özellik”, 12 Ekim 2023, Fiziksel inceleme mektupları.
doi: 10.1103/PhysRevLett.131.150202

Bu çalışma Amerika İsveç Vakfı, Lars Herta Memorial Vakfı, Girton Koleji ve Birleşik Krallık Araştırma ve Yenilik’in (UKRI) bir parçası olan Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi (EPSRC) tarafından desteklenmiştir.