محاكاة السفر عبر الزمن تعيد علم القياس الكمي إلى المستقبل – عالم الفيزياء

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/simulations-of-time-travel-send-quantum-metrology-back-to-the-future-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/simulations-of-time-travel-send-quantum-metrology-back-to-the-future-physics-world-2.jpg" data-caption="أين جهاز DeLorean الخاص بي؟ لا يزال السفر عبر الزمن إلى الوراء في عالم الخيال العلمي، لكن التلاعب بالتشابك الكمي يسمح للعلماء بتصميم تجارب تحاكيه. (مجاملة: Shutterstock/FlashMovie)">

هل تمنيت يومًا أن تعود بالزمن إلى الوراء وتغير قراراتك؟ إذا كانت المعرفة المتوفرة اليوم فقط هي التي يمكنها السفر عبر الزمن معنا، فيمكننا تغيير أفعالنا لصالحنا. في الوقت الحالي، يعد مثل هذا السفر عبر الزمن ضربًا من الخيال، لكن ثلاثة من الباحثين أظهروا أنه من خلال معالجة التشابك الكمي، يمكن للمرء، على الأقل، تصميم تجارب تحاكيه.

الكتابة في استعراض للحروف البدنية, ديفيد أرفيدسون-شوكور من مختبر هيتاشي كامبريدج، المملكة المتحدة؛ ايدان ماكونيل من جامعة كامبريدج، المملكة المتحدة؛ و نيكول يونجر هالبيرن يقترح كل من المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) وجامعة ميريلاند طريقة يقوم من خلالها أحد الباحثين التجريبيين بإرسال المعلومات إلى الوراء في الوقت المناسب لتغيير أفعالهم بأثر رجعي - في الواقع - بطريقة تنتج قياسات مثالية. ومن المثير للاهتمام أن الثلاثي يكشف أن محاكاة السفر عبر الزمن في الأنظمة المتشابكة يمكن أن تسهل المزايا المادية التي سيكون من المستحيل تحقيقها في الأنظمة الكلاسيكية البحتة.

علم قياسات الكم

في حين أن السفر الفعلي عبر الزمن إلى الوراء هو أمر افتراضي، فقد تم اقتراح نسخ من ميكانيكا الكم محاكاة تجريبيا. أحد العناصر الحاسمة في هذه المحاكاة هو النقل الآني، حيث يتم إرسال حالة من الخطوة المتوسطة للتجربة بشكل فعال إلى البداية. ولكي يكون هذا ممكنا، يجب أن تتشابك الدول. بمعنى آخر، يجب أن يتشاركوا في نوع من الترابط الكمي الذي ينشأ بين جسيمين (أو أكثر) بحيث لا يمكن تحديد حالة أحدهما بشكل مستقل عن الآخر (الحالات الأخرى).

وبما أن عمليات محاكاة السفر عبر الزمن هذه تعتمد على ميكانيكا الكم، فإنها تمكن الباحثين من طرح أسئلة ذات معنى حول طبيعة ومزايا الأنظمة الكمومية، إن وجدت. في العمل الجديد، يفعل أرفيدسون-شوكور، وماكونيل، ويونغر هالبيرن ذلك من خلال التحقيق في المزايا التي يمكن أن توفرها محاكاة السفر عبر الزمن إلى الوراء بالنسبة للأشخاص. قياس الكم – مجال من الفيزياء يستخدم ميكانيكا الكم لإجراء قياسات دقيقة للغاية.

تتعامل مشكلة القياس الكمي النموذجية مع تقدير بعض المعلمات غير المعروفة لنظام أو عملية باستخدام مجسات ميكانيكية الكم. بمجرد إعداد المجسات وجعلها تتفاعل مع النظام، فإن الطريقة التي تتحول بها حالة المجسات سوف تقوم بتشفير المعلومات حول المعلمة غير المعروفة. الهدف هو معرفة أكبر قدر ممكن من المعلومات لكل مسبار.

يمكن أن يساعد القياس اللاحق الانتقائي في ذلك. في هذه العملية، يقوم التجريبي بإجراء قياس ثم، اعتمادًا على النتيجة، يختار تضمين أو استبعاد نتائج تجريبية معينة من التحليل. وهذا يركز على المعلومات المستفادة في كل مسبار.

في السابق، كان هناك أرفيدسون-شوكور ويونغر هالبيرن والمتعاونون معهم تظاهر أنه في النظام الكمي، فإن اختيار حالة مسبار الإدخال الأمثل يمكن أن يمكّن الباحث التجريبي من الحصول على معلومات أكثر لكل مسبار مما هو ممكن بشكل كلاسيكي. ومع ذلك، عادةً ما يتعلم التجريبي حالة الإدخال التي ستكون مثالية فقط بعد حدوث التفاعل. في سيناريو بدون السفر عبر الزمن، هذا ليس جيدًا.

الاستفادة من محاكاة السفر عبر الزمن

ومع ذلك، إذا قام التجريبي بنقل حالة الإدخال المثالية إلى الوراء في الوقت المناسب من خلال معالجة التشابك، فسيظهر الثلاثي أن هذا يمكن أن ينتج مزايا تشغيلية جديدة. في اقتراحهم، يقوم أحد الباحثين بإعداد زوج من البتات الكمومية ذات الحد الأقصى للتشابك، أو الكيوبتات، تسمى A وC، بالإضافة إلى كيوبت إضافي كمسبار. الهدف هو قياس قوة التفاعل غير المعروف باستخدام المسبار. في البداية، لم يكن الباحث التجريبي على دراية بحالة الإدخال المثالية لـ A. في الخطوة الأولى، يتفاعل المسبار والكيوبت A. يتم تشفير المعلومات المتعلقة بالمعلمة غير المعروفة للتفاعل في حالة المسبار. ومع ذلك، في خطوة متوسطة، يقيس التجريبي حالة الكيوبت A. ويكشف هذا القياس معلومات حول الحالة المثالية غير المعروفة حتى الآن.

بعد ذلك، يستخدم الباحث التجريبي هذه المعلومات لإعداد الكيوبت المساعد D في هذه الحالة المثالية. بعد ذلك، يقومون بقياس الحالة المشتركة للبتين الكميين C وD. إذا كانت هذه الحالة المشتركة لا تتطابق مع الحالة المشتركة الأولية للبتتين A وC، فسيتم تجاهل القياس من التحليل. يؤدي هذا بشكل فعال إلى اختيار الحالات التي تنتقل فيها الحالة D المجهزة بشكل مثالي إلى الحالة الأصلية للكيوبت A. ويعني النقل الآني أنه عندما يقوم التجريبي بقياس المسبار، فإنه يسجل الحصول على المعلومات المثلى على الرغم من أنه لم يقوم، في البداية، بإعداد المسبار في الحالة المثلى .

دليل steampunk لفيزياء الكم

أثناء التجربة، سوف يتجاهل التجريبي العديد من القياسات غير المطابقة. قد يبدو ذلك مكلفا. ومع ذلك، فإن القياسات التي يحتفظ بها التجريبي - تلك التي ينجح فيها النقل الآني - تتمتع بكسب معلومات مرتفع لكل مسبار. وبشكل عام، فإن المعلومات المكتسبة من عدد قليل من التحقيقات المثالية تفوق الخسائر عند جمعها على مدى تجارب متعددة.

ما إذا كان السفر عبر الزمن ممكنًا ماديًا أم لا لا يزال محل نقاش. ومع ذلك، يمكن للعلماء التجريبيين استخدام ميكانيكا الكم ومحاكاة السفر عبر الزمن في المختبر لإجراء قياسات أكثر دقة. وكما استنتج أرفيدسون-شوكور وماكونيل ويونغر هالبيرن في ورقتهم البحثية، "في حين أن محاكاة [السفر عبر الزمن] لا تسمح لك بالعودة وتغيير ماضيك، فإنها تسمح لك بخلق غد أفضل من خلال إصلاح مشاكل الأمس اليوم".

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/simulations-of-time-travel-send-quantum-metrology-back-to-the-future/