Aikamatkustussimulaatiot lähettävät kvanttimetrologian takaisin tulevaisuuteen – Physics Worldiin

<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="Missä minun DeLoreani on? Taaksepäin suuntautuva aikamatkailu on edelleen tieteiskirjallisuuden piirissä, mutta kvanttikettumuksen manipuloiminen antaa tutkijoille mahdollisuuden suunnitella sitä simuloivia kokeita. (Luovuttava: Shutterstock/FlashMovie)”>

Oletko koskaan toivonut, että voisit palata ajassa taaksepäin ja muuttaa päätöksiäsi? Jos vain tämän päivän tieto voisi matkustaa ajassa taaksepäin kanssamme, voisimme muuttaa toimintaamme eduksemme. Toistaiseksi tällainen aikamatkailu on fiktiota, mutta tutkijakolmio on osoittanut, että manipuloimalla kvanttikietoutumista voidaan ainakin suunnitella kokeita, jotka simuloivat sitä.

Kirjoittaminen sisään Fyysisen tarkastelun kirjaimet, David Arvidsson-Shukur Hitachi Cambridge Laboratory, Iso-Britannia; Aidan McConnell Cambridgen yliopistosta, Iso-Britanniasta; ja Nicole Yunger Halpern Yhdysvaltain kansallisen standardointi- ja teknologiainstituutin (NIST) ja Marylandin yliopiston edustajat ehdottavat järjestelyä, jossa kokeilija lähettää tietoja ajassa taaksepäin muuttaakseen toimintaansa takautuvasti - käytännössä - tavalla, joka tuottaa optimaaliset mittaukset. Mielenkiintoista on, että kolmikko paljastaa, että tällainen simuloitu aikamatkustus kietoutuneissa järjestelmissä voi edistää fyysisiä etuja, joita olisi mahdotonta saavuttaa puhtaasti klassisissa järjestelmissä.

Tiede kvanttimittauksista

Vaikka todellinen taaksepäin aikamatka on hypoteettinen, kvanttimekaanisia versioita on ehdotettu ja simuloitu kokeellisesti. Näiden simulaatioiden tärkeä ainesosa on teleportaatio, jossa tila kokeen välivaiheesta lähetetään tehokkaasti takaisin alkuun. Jotta tämä olisi mahdollista, tilat on kietottava toisiinsa. Toisin sanoen niillä on oltava kahden (tai useamman) hiukkasen välillä syntyvä kvanttiyhteys siten, että toisen tilaa ei voida määritellä toisistaan ​​riippumatta.

Koska nämä aikamatkustussimulaatiot perustuvat kvanttimekaniikkaan, ne antavat tutkijoille mahdollisuuden esittää merkityksellisiä kysymyksiä kvanttijärjestelmien luonteesta ja mahdollisista eduista. Uudessa työssä Arvidsson-Shukur, McConnell ja Yunger Halpern tekevät juuri tämän tutkimalla, mitä etuja taaksepäin ajamisen simulaatioilla voi olla kvanttimetrologia – fysiikan ala, joka käyttää kvanttimekaniikkaa erittäin tarkkojen mittausten tekemiseen.

Tyypillinen kvanttimetrologian ongelma liittyy järjestelmän tai prosessin jonkin tuntemattoman parametrin estimointiin kvanttimekaanisten koettimien avulla. Kun anturit on valmisteltu ja saatettu toimimaan vuorovaikutuksessa järjestelmän kanssa, tapa, jolla koettimet muuttuvat, koodaa tietoa tuntemattomasta parametrista. Tavoitteena on oppia mahdollisimman paljon tietoa koetinta kohden.

Jälkiselektiivinen mittaus voi auttaa tässä. Tässä prosessissa kokeelija tekee mittauksen ja päättää sitten tuloksesta riippuen sisällyttääkö tai jättää pois tietyt kokeelliset tulokset analyysistä. Tämä keskittää opitut tiedot koetinta kohden.

Aiemmin Arvidsson-Shukur, Yunger Halpern ja heidän yhteistyökumppaninsa osoittivat että kvanttijärjestelmässä optimaalisen tulokoettimen tilan valitseminen voi mahdollistaa kokeilijan saavan enemmän tietoa koetinta kohden kuin on mahdollista klassisesti. Tyypillisesti kokeilija kuitenkin oppii, mikä tulotila olisi ollut optimaalinen vasta vuorovaikutuksen tapahtumisen jälkeen. Skenaariossa ilman aikamatkailua tämä ei ole hyvä.

Simuloidun aikamatkailun etu

Jos kokeilija kuitenkin teleporttaa optimaalisen syöttötilan ajassa taaksepäin sotkeutumismanipulaatiolla, trio osoittaa, että tämä voi tuottaa uusia toiminnallisia etuja. Ehdotuksessaan kokeilija valmistelee parin maksimaalisesti kietoutunutta kvanttibittiä eli kubittia, nimeltään A ja C, sekä ylimääräisen kubitin koettimeksi. Tavoitteena on mitata tuntemattoman vuorovaikutuksen voimakkuutta anturin avulla. Aluksi kokeilija ei ole tietoinen A:n optimaalisesta syöttötilasta. Ensimmäisessä vaiheessa koetin ja kubitti A ovat vuorovaikutuksessa. Tieto vuorovaikutuksen tuntemattomasta parametrista on koodattu anturin tilaan. Välivaiheessa kokeilija kuitenkin mittaa kubitin A tilan. Tämä mittaus paljastaa tietoa vielä tuntemattomasta optimaalisesta tilasta.

Seuraavaksi kokeilija käyttää näitä tietoja valmistellakseen apukubitutin D tässä optimaalisessa tilassa. Sitten he mittaavat kubittien C ja D yhteisen tilan. Jos tämä yhteistila ei vastaa A:n ja C:n alkuperäistä yhteistilaa, mittaus jätetään pois analyysistä. Tämä poimii tehokkaasti esiin tapaukset, joissa optimaalisesti valmisteltu tila D teleporttuu kubitin A alkuperäiseen tilaan. Teleportaatio tarkoittaa, että kun kokeilija mittaa koetinta, he tallentavat optimaalisen informaation vahvistuksen, vaikka he eivät alun perin valmistaneet koetinta optimaaliseen tilaan. .

Steampunk-opas kvanttifysiikkaan

Kokeen aikana kokeilija hylkäsi monet yhteensopimattomat mittaukset. Se voi tuntua kalliilta. Kokeilijan pitämillä mittauksilla – niillä, joissa teleportaatio onnistuu – on kuitenkin korkea tiedonsaanti koetinta kohden. Kaiken kaikkiaan muutamasta optimaalisesta koettimesta saadut tiedot ovat suuremmat kuin tappiot, kun ne lasketaan yhteen useista kokeista.

Siitä, onko aikamatkailu fyysisesti mahdollista vai ei, kiistellään edelleen. Kokeilijat voivat kuitenkin käyttää kvanttimekaniikkaa ja simuloida aikamatkoja laboratoriossa tarkempien mittausten suorittamiseksi. Kuten Arvidsson-Shukur, McConnell ja Yunger Halpern päättelevät artikkelissaan: "Vaikka [aikamatkustussimulaatiot" eivät anna sinun palata taaksepäin ja muuttaa menneisyyttäsi, niiden avulla voit luoda paremman huomisen korjaamalla eilisen ongelmat tänään.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/simulations-of-time-travel-send-quantum-metrology-back-to-the-future/