Les simulations de voyages dans le temps renvoient la métrologie quantique vers le futur – Physics World

<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="Où est ma DeLorean ? Le voyage dans le temps relève encore du domaine de la science-fiction, mais la manipulation de l'intrication quantique permet aux scientifiques de concevoir des expériences qui le simulent. (Avec l'aimable autorisation de : Shutterstock/FlashMovie) » >

Avez-vous déjà souhaité pouvoir remonter le temps et changer vos décisions ? Si seulement les connaissances d’aujourd’hui pouvaient voyager dans le temps avec nous, nous pourrions modifier nos actions à notre avantage. Pour l’instant, un tel voyage dans le temps relève de la fiction, mais trois chercheurs ont montré qu’en manipulant l’intrication quantique, on peut au moins concevoir des expériences qui la simulent.

Ecrire dans Physical Review Letters, David Arvidsson-Shukur du laboratoire Hitachi Cambridge, Royaume-Uni ; Aidan McConnell de l'Université de Cambridge, Royaume-Uni ; et Nicole Yunger Halpern du National Institute of Standards and Technology (NIST) des États-Unis et de l’Université du Maryland proposent une configuration dans laquelle un expérimentateur renvoie des informations dans le temps pour modifier rétroactivement – ​​en fait – ses actions de manière à produire des mesures optimales. Curieusement, le trio révèle qu’un tel voyage dans le temps simulé dans des systèmes intriqués peut faciliter des avantages physiques qui seraient impossibles à obtenir dans des systèmes purement classiques.

La science des mesures quantiques

Bien que le véritable voyage dans le temps soit hypothétique, des versions de la mécanique quantique ont été proposées et simulé expérimentalement. Un ingrédient crucial de ces simulations est la téléportation, dans laquelle un état de l’étape intermédiaire de l’expérience est effectivement renvoyé au début. Pour que cela soit possible, il faut que les États soient intriqués. En d’autres termes, ils doivent partager un type de connectivité quantique qui apparaît entre deux (ou plusieurs) particules de telle sorte que l’état de l’une ne peut être défini indépendamment de l’autre ou des autres.

Puisque ces simulations de voyages dans le temps s’appuient sur la mécanique quantique, elles permettent aux chercheurs de poser des questions significatives sur la nature et les avantages éventuels des systèmes quantiques. Dans leur nouveau travail, Arvidsson-Shukur, McConnell et Yunger Halpern font exactement cela en étudiant les avantages que peuvent présenter les simulations de voyages dans le temps. métrologie quantique – un domaine de la physique qui utilise la mécanique quantique pour effectuer des mesures très précises.

Un problème typique de métrologie quantique concerne l’estimation d’un paramètre inconnu d’un système ou d’un processus à l’aide de sondes de mécanique quantique. Une fois que les sondes sont préparées et conçues pour interagir avec le système, la façon dont l’état des sondes se transforme encodera les informations sur le paramètre inconnu. L’objectif est d’apprendre autant d’informations que possible par sonde.

La mesure post-sélective peut y contribuer. Dans ce processus, l'expérimentateur effectue une mesure puis, en fonction du résultat, choisit d'inclure ou d'exclure certains résultats expérimentaux de l'analyse. Cela concentre les informations apprises par sonde.

Auparavant, Arvidsson-Shukur, Yunger Halpern et leurs collaborateurs démontré que dans un système quantique, le choix d'un état de sonde d'entrée optimal peut permettre à un expérimentateur d'obtenir plus d'informations par sonde que ce qui est possible classiquement. Cependant, l’expérimentateur apprend généralement quel état d’entrée aurait été optimal seulement après que l’interaction se soit produite. Dans un scénario sans voyage dans le temps, cela ne sert à rien.

Avantage du voyage dans le temps simulé

Toutefois, si l’expérimentateur téléporte l’état d’entrée optimal dans le temps via une manipulation par intrication, le trio montre que cela pourrait produire de nouveaux avantages opérationnels. Dans sa proposition, un expérimentateur prépare une paire de bits quantiques, ou qubits, intriqués au maximum, appelés A et C, plus un qubit supplémentaire comme sonde. L’objectif est de mesurer la force d’une interaction inconnue à l’aide de la sonde. Initialement, l'expérimentateur ignore l'état d'entrée optimal pour A. Lors de la première étape, la sonde et le qubit A interagissent. Les informations sur le paramètre inconnu de l’interaction sont codées dans l’état de la sonde. Cependant, à une étape intermédiaire, l’expérimentateur mesure l’état du qubit A. Cette mesure révèle des informations sur l’état optimal encore inconnu.

Ensuite, l’expérimentateur utilise ces informations pour préparer un qubit auxiliaire D dans cet état optimal. Ensuite, ils mesurent l’état conjoint des qubits C et D. Si cet état conjoint ne correspond pas à l’état conjoint initial de A et C, la mesure est écartée de l’analyse. Cela permet de détecter efficacement les cas où l'état D préparé de manière optimale se téléporte dans l'état d'origine du qubit A. La téléportation implique que lorsque l'expérimentateur mesure la sonde, il enregistre un gain d'informations optimal même s'il n'a pas initialement préparé la sonde dans l'état optimal. .

Un guide steampunk de la physique quantique

Au cours de l’expérience, l’expérimentateur écartait de nombreuses mesures qui ne correspondaient pas. Cela peut paraître coûteux. Cependant, les mesures conservées par l’expérimentateur – celles où la téléportation réussit – ont un gain d’informations élevé par sonde. Dans l’ensemble, les informations obtenues à partir de quelques sondes optimales dépassent les pertes lorsqu’elles sont additionnées sur plusieurs essais.

La question de savoir si le voyage dans le temps est physiquement possible ou non fait encore débat. Cependant, les expérimentateurs peuvent utiliser la mécanique quantique et simuler un voyage dans le temps en laboratoire pour effectuer des mesures plus précises. Comme le concluent Arvidsson-Shukur, McConnell et Yunger Halpern dans leur article : « Bien que les simulations [de voyage dans le temps] ne vous permettent pas de revenir en arrière et de modifier votre passé, elles vous permettent de créer un avenir meilleur en résolvant aujourd'hui les problèmes d'hier. »

• Contenu propulsé par le référencement et distribution de relations publiques. Soyez amplifié aujourd'hui.
• PlatoData.Network Ai générative verticale. Autonomisez-vous. Accéder ici.
• PlatoAiStream. Intelligence Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
• PlatonESG. Carbone, Technologie propre, Énergie, Environnement, Solaire, La gestion des déchets. Accéder ici.
• PlatoHealth. Veille biotechnologique et essais cliniques. Accéder ici.
• La source: https://physicsworld.com/a/simulations-of-time-travel-send-quantum-metrology-back-to-the-future/