شبیه‌سازی‌های سفر در زمان، اندازه‌شناسی کوانتومی را به آینده - دنیای فیزیک برمی‌گرداند

<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="DeLorean من کجاست؟ سفر در زمان به عقب هنوز در قلمرو داستان های علمی تخیلی است، اما دستکاری درهم تنیدگی کوانتومی به دانشمندان اجازه می دهد تا آزمایش هایی را طراحی کنند که آن را شبیه سازی کند. (با احترام: Shutterstock/FlashMovie)”>

آیا تا به حال آرزو کرده اید که بتوانید به گذشته برگردید و تصمیمات خود را تغییر دهید؟ اگر دانش امروزی می توانست با ما در زمان سفر کند، می توانستیم اعمال خود را به نفع خود تغییر دهیم. در حال حاضر، چنین سفر در زمان یک داستان تخیلی است، اما سه محقق نشان داده اند که با دستکاری درهم تنیدگی کوانتومی، حداقل می توان آزمایش هایی را طراحی کرد که آن را شبیه سازی کند.

نوشتن در Physical Review Letters به, دیوید آرویدسون-شکور آزمایشگاه هیتاچی کمبریج، انگلستان؛ آیدان مک کانل از دانشگاه کمبریج، انگلستان؛ و نیکول یونگر هالپرن مؤسسه ملی استاندارد و فناوری ایالات متحده (NIST) و دانشگاه مریلند مجموعه‌ای را پیشنهاد می‌کنند که در آن یک آزمایش‌گر اطلاعات را در زمان ارسال می‌کند تا به‌طور عطف به ماسبق – ​​در واقع – اعمال خود را به گونه‌ای تغییر دهد که اندازه‌گیری‌های بهینه را ایجاد کند. به طرز جالبی، این سه نفر نشان می‌دهند که چنین سفر زمانی شبیه‌سازی‌شده در سیستم‌های درهم‌تنیده می‌تواند مزایای فیزیکی را تسهیل کند که دستیابی به آن در سیستم‌های صرفا کلاسیک غیرممکن است.

علم اندازه گیری کوانتومی

در حالی که سفر واقعی به عقب در زمان فرضی است، نسخه‌های مکانیکی کوانتومی پیشنهاد شده‌اند شبیه سازی تجربی. یکی از اجزای مهم این شبیه‌سازی‌ها، انتقال از راه دور است، که در آن حالتی از مرحله میانی آزمایش به طور موثر به ابتدا ارسال می‌شود. برای این که این امر ممکن شود، دولت ها باید درگیر شوند. به عبارت دیگر، آنها باید نوعی اتصال کوانتومی را به اشتراک بگذارند که بین دو (یا چند) ذره ایجاد می شود، به طوری که حالت یکی را نمی توان مستقل از دیگری (ها) تعریف کرد.

از آنجایی که این شبیه‌سازی‌های سفر در زمان بر مکانیک کوانتومی تکیه می‌کنند، محققان را قادر می‌سازد تا سؤالات معناداری در مورد ماهیت و مزایای سیستم‌های کوانتومی بپرسند. در کار جدید، آرویدسون-شوکور، مک کانل و یونگر هالپرن دقیقاً این کار را با بررسی مزایای شبیه‌سازی سفر در زمان به عقب انجام می‌دهند. مترولوژی کوانتومی - رشته ای از فیزیک که از مکانیک کوانتومی برای انجام اندازه گیری های بسیار دقیق استفاده می کند.

یک مسئله معمولی مترولوژی کوانتومی با تخمین برخی از پارامترهای ناشناخته یک سیستم یا فرآیند با استفاده از کاوشگرهای مکانیکی کوانتومی سروکار دارد. هنگامی که پروب ها آماده شدند و برای تعامل با سیستم ساخته شدند، نحوه تبدیل حالت پروب ها اطلاعات مربوط به پارامتر ناشناخته را رمزگذاری می کند. هدف یادگیری هر چه بیشتر اطلاعات در هر کاوشگر است.

اندازه گیری پس از انتخاب می تواند به این امر کمک کند. در این فرآیند، آزمایش‌گر اندازه‌گیری می‌کند و سپس، بسته به نتیجه، انتخاب می‌کند که برخی از نتایج تجربی را از تجزیه و تحلیل شامل یا حذف کند. این اطلاعات آموخته شده در هر کاوشگر را متمرکز می کند.

پیش از این، آرویدسون-شوکور، یونگر هالپرن و همکارانشان نشان که در یک سیستم کوانتومی، انتخاب یک حالت کاوشگر ورودی بهینه می تواند یک آزمایشگر را قادر سازد تا اطلاعات بیشتری را در هر کاوشگر نسبت به آنچه در کلاسیک ممکن است به دست آورد. با این حال، معمولاً آزمایشگر می آموزد که کدام حالت ورودی تنها پس از وقوع تعامل بهینه بوده است. در یک سناریوی بدون سفر در زمان، این خوب نیست.

مزیت سفر در زمان شبیه سازی شده

با این حال، اگر آزمایشگر حالت ورودی بهینه را از طریق دستکاری درهم تنیدگی از راه دور به عقب منتقل کند، سه نفر نشان می دهند که این می تواند مزایای عملیاتی جدیدی ایجاد کند. در پیشنهاد خود، یک آزمایش‌گر یک جفت بیت کوانتومی یا کیوبیت‌های با حداکثر درهم‌تنیدگی به نام‌های A و C به‌علاوه یک کیوبیت اضافی به عنوان کاوشگر آماده می‌کند. هدف اندازه گیری قدرت یک تعامل ناشناخته با استفاده از پروب است. در ابتدا، آزمایشگر از وضعیت ورودی بهینه برای A بی اطلاع است. در مرحله اول، کاوشگر و کیوبیت A با هم تعامل دارند. اطلاعات مربوط به پارامتر ناشناخته تعامل در حالت پروب کدگذاری می شود. با این حال، در یک مرحله میانی، آزمایش‌گر وضعیت کیوبیت A را اندازه‌گیری می‌کند. این اندازه‌گیری اطلاعاتی را درباره وضعیت بهینه هنوز ناشناخته نشان می‌دهد.

در مرحله بعد، آزمایشگر از این اطلاعات برای تهیه یک کیوبیت کمکی D در این حالت بهینه استفاده می کند. سپس حالت مشترک کیوبیت های C و D را اندازه گیری می کنند. اگر این حالت مشترک با حالت مشترک اولیه A و C مطابقت نداشته باشد، اندازه گیری از تجزیه و تحلیل حذف می شود. این به طور موثر مواردی را انتخاب می‌کند که در آن حالت آماده‌شده D به حالت اولیه کیوبیت A تله‌پورت می‌شود. تله‌پورت به این معنی است که وقتی آزمایش‌گر کاوشگر را اندازه‌گیری می‌کند، حتی اگر در ابتدا، کاوشگر را در حالت بهینه آماده نکرده باشد، کسب اطلاعات بهینه را ثبت می‌کند. .

راهنمای استیمپانک برای فیزیک کوانتومی

در طول آزمایش، آزمایشگر بسیاری از اندازه گیری های غیر منطبق را کنار می گذاشت. ممکن است گران به نظر برسد. با این حال، اندازه‌گیری‌هایی که آزمایش‌گر انجام می‌دهد - آنهایی که در آن انتقال از راه دور موفقیت آمیز است - به ازای هر کاوشگر، اطلاعات بالایی کسب می‌کنند. به طور کلی، اطلاعات به‌دست‌آمده از چند کاوشگر بهینه بیشتر از تلفات آن است که در آزمایش‌های متعدد جمع‌بندی شوند.

اینکه سفر در زمان از نظر فیزیکی امکان پذیر است یا خیر هنوز مورد بحث است. با این حال، آزمایش‌گران می‌توانند از مکانیک کوانتومی استفاده کنند و سفر در زمان را در آزمایشگاه شبیه‌سازی کنند تا اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری انجام دهند. همانطور که آرویدسون-شوکور، مک‌کانل و یونگر هالپرن در مقاله خود نتیجه می‌گیرند، «در حالی که شبیه‌سازی‌های [سفر در زمان] به شما اجازه نمی‌دهند به گذشته برگردید و گذشته‌تان را تغییر دهید، به شما این امکان را می‌دهند که با رفع مشکلات دیروز، فردای بهتری خلق کنید.»

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/simulations-of-time-travel-send-quantum-metrology-back-to-the-future/