Simulasi perjalanan waktu mengirim metrologi kuantum kembali ke masa depan – Dunia Fisika

Simulasi perjalanan waktu mengirim metrologi kuantum kembali ke masa depan – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 12 Januari 2024 11

<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="Di mana DeLorean saya? Perjalanan waktu mundur masih berada dalam ranah fiksi ilmiah, namun memanipulasi keterjeratan kuantum memungkinkan para ilmuwan merancang eksperimen yang mensimulasikannya. (Sumber: Shutterstock/FlashMovie)”> Gambar artis yang menampilkan angka Romawi seperti yang Anda lihat pada tampilan jam yang berputar ke kejauhan dengan latar belakang berbintang
Di mana DeLorean saya? Perjalanan waktu mundur masih berada dalam ranah fiksi ilmiah, namun memanipulasi keterjeratan kuantum memungkinkan para ilmuwan merancang eksperimen yang mensimulasikannya. (Sumber: Shutterstock/FlashMovie)

Pernahkah Anda berharap bisa kembali ke masa lalu dan mengubah keputusan Anda? Andai saja pengetahuan masa kini bisa kembali ke masa lalu bersama kita, kita bisa mengubah tindakan kita demi keuntungan kita. Untuk saat ini, perjalanan waktu seperti itu hanyalah sebuah fiksi, namun tiga peneliti telah menunjukkan bahwa dengan memanipulasi keterikatan kuantum, setidaknya seseorang dapat merancang eksperimen yang mensimulasikannya.

Menulis di Physical Review Letters, David Arvidsson-Shukur dari Laboratorium Hitachi Cambridge, Inggris; Aidan McConnell dari Universitas Cambridge, Inggris; Dan Nicole Yunger Halpern dari Institut Standar dan Teknologi Nasional AS (NIST) dan Universitas Maryland mengusulkan sebuah sistem yang memungkinkan para peneliti mengirimkan informasi ke masa lalu untuk secara retroaktif – pada dasarnya – mengubah tindakan mereka sedemikian rupa sehingga menghasilkan pengukuran yang optimal. Menariknya, ketiganya mengungkapkan bahwa simulasi perjalanan waktu dalam sistem yang terjerat dapat memfasilitasi keuntungan fisik yang tidak mungkin dicapai dalam sistem klasik murni.

Ilmu pengukuran kuantum

Meskipun perjalanan waktu mundur yang sebenarnya masih bersifat hipotetis, versi mekanika kuantum telah diusulkan dan disimulasikan secara eksperimental. Unsur penting dalam simulasi ini adalah teleportasi, yang mana keadaan dari langkah peralihan eksperimen secara efektif dikirim kembali ke awal. Agar hal ini bisa terjadi, negara-negara harus terlibat. Dengan kata lain, mereka harus berbagi jenis keterhubungan kuantum yang muncul antara dua (atau lebih) partikel sedemikian rupa sehingga keadaan salah satu partikel tidak dapat ditentukan secara independen dari partikel lainnya.

Karena simulasi perjalanan waktu ini bergantung pada mekanika kuantum, simulasi ini memungkinkan peneliti untuk mengajukan pertanyaan bermakna tentang sifat dan keuntungan, jika ada, sistem kuantum. Dalam karya barunya, Arvidsson-Shukur, McConnell, dan Yunger Halpern melakukan hal itu dengan menyelidiki manfaat apa yang bisa didapat dari simulasi perjalanan waktu ke belakang. metrologi kuantum – bidang fisika yang menggunakan mekanika kuantum untuk melakukan pengukuran yang sangat presisi.

Masalah metrologi kuantum yang umum berkaitan dengan memperkirakan beberapa parameter yang tidak diketahui dari suatu sistem atau proses menggunakan probe mekanika kuantum. Setelah probe disiapkan dan dibuat untuk berinteraksi dengan sistem, cara transformasi status probe akan menyandikan informasi tentang parameter yang tidak diketahui. Tujuannya adalah untuk mempelajari informasi sebanyak mungkin per penyelidikan.

Pengukuran pasca-selektif dapat membantu dalam hal ini. Dalam proses ini, pelaku eksperimen melakukan pengukuran dan kemudian, bergantung pada hasilnya, memilih untuk memasukkan atau mengecualikan hasil eksperimen tertentu dari analisis. Ini memusatkan informasi yang dipelajari per penyelidikan.

Sebelumnya, Arvidsson-Shukur, Yunger Halpern dan kolaboratornya menunjukkan bahwa dalam sistem kuantum, memilih keadaan masukan probe yang optimal dapat memungkinkan seorang eksperimentalis memperoleh lebih banyak informasi per probe daripada yang mungkin dilakukan secara klasik. Namun, biasanya para eksperimentalis mempelajari keadaan masukan mana yang optimal hanya setelah interaksi terjadi. Dalam skenario tanpa perjalanan waktu, ini tidak ada gunanya.

Keuntungan dari simulasi perjalanan waktu

Namun, jika para eksperimentalis menteleportasi keadaan input optimal ke masa lalu melalui manipulasi keterjeratan, ketiganya menunjukkan bahwa hal ini dapat menghasilkan keuntungan operasional yang baru. Dalam proposalnya, seorang eksperimentalis menyiapkan sepasang bit kuantum, atau qubit, yang terjerat secara maksimal, yang disebut A dan C, ditambah qubit tambahan sebagai probe. Tujuannya adalah untuk mengukur kekuatan interaksi yang tidak diketahui menggunakan probe. Awalnya, pelaku eksperimen tidak mengetahui status masukan optimal untuk A. Pada langkah pertama, probe dan qubit A berinteraksi. Informasi tentang parameter interaksi yang tidak diketahui dikodekan dalam status probe. Namun, pada tahap peralihan, peneliti mengukur keadaan qubit A. Pengukuran ini mengungkapkan informasi tentang keadaan optimal yang belum diketahui.

Selanjutnya, pelaku eksperimen menggunakan informasi ini untuk menyiapkan qubit tambahan D dalam keadaan optimal ini. Kemudian, mereka mengukur keadaan gabungan dari qubit C dan D. Jika keadaan gabungan ini tidak sesuai dengan keadaan gabungan awal A dan C, pengukuran tersebut dibuang dari analisis. Hal ini secara efektif memilih contoh di mana keadaan D yang dipersiapkan secara optimal berteleportasi ke keadaan asli qubit A. Teleportasi tersebut menyiratkan bahwa ketika para pelaku eksperimen mengukur probe, mereka mencatat perolehan informasi yang optimal meskipun pada awalnya mereka tidak mempersiapkan probe dalam keadaan optimal. .

Selama percobaan, pelaku eksperimen akan membuang banyak pengukuran yang tidak cocok. Hal ini mungkin tampak mahal. Namun, pengukuran yang dilakukan oleh para peneliti – pengukuran yang berhasil melakukan teleportasi – memiliki perolehan informasi yang tinggi per probe. Secara keseluruhan, informasi yang diperoleh dari beberapa penyelidikan optimal lebih besar daripada kerugiannya jika dijumlahkan dalam beberapa percobaan.

Apakah perjalanan waktu secara fisik mungkin atau tidak masih diperdebatkan. Namun, para peneliti dapat menggunakan mekanika kuantum dan mensimulasikan perjalanan waktu di laboratorium untuk melakukan pengukuran yang lebih tepat. Seperti yang disimpulkan oleh Arvidsson-Shukur, McConnell, dan Yunger Halpern dalam makalah mereka, “Meskipun simulasi [perjalanan waktu] tidak memungkinkan Anda untuk kembali dan mengubah masa lalu, simulasi memungkinkan Anda menciptakan hari esok yang lebih baik dengan memperbaiki masalah kemarin pada hari ini.”

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika