סימולציות של מסע בזמן שולחות מטרולוגיה קוונטית בחזרה לעתיד - עולם הפיזיקה

<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="איפה הדלוריאן שלי? מסע בזמן לאחור הוא עדיין בתחום המדע הבדיוני, אבל מניפולציה של הסתבכות קוונטית מאפשרת למדענים לתכנן ניסויים המדמים אותה. (באדיבות: Shutterstock/FlashMovie)">

האם אי פעם ייחלת שתוכל לחזור אחורה בזמן ולשנות את ההחלטות שלך? אם רק ידע מהיום היה יכול לנסוע איתנו אחורה בזמן, היינו יכולים לשנות את מעשינו לטובתנו. לעת עתה, מסע בזמן כזה הוא חומר בדיוני, אבל שלישיית חוקרים הוכיחה שעל ידי מניפולציה של הסתבכות קוונטית, אפשר, לפחות, לתכנן ניסויים המדמים אותה.

כותב ב מכתבי סקירה פיזית, דוד ארווידסון-שוקור ממעבדת Hitachi Cambridge, בריטניה; איידן מקונל מאוניברסיטת קיימברידג', בריטניה; ו ניקול יונגר הלפרן של המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה של ארה"ב (NIST) ואוניברסיטת מרילנד מציעים מערך שבו ניסוי שולח מידע אחורה בזמן כדי לשנות רטרואקטיבית - למעשה - את פעולותיהם באופן שיוצר מדידות אופטימליות. באופן מסקרן, השלישייה חושפת שמסע זמן מדומה כזה במערכות סבכות יכול להקל על יתרונות פיזיים שאי אפשר יהיה להשיג במערכות קלאסיות גרידא.

מדע המדידות הקוונטיות

בעוד מסע בזמן לאחור בפועל הוא היפותטי, הוצעו גרסאות מכניות קוונטיות ו מדומה בניסוי. מרכיב מכריע בסימולציות אלה הוא טלפורטציה, שבה מצב משלב הביניים של הניסוי נשלח למעשה בחזרה להתחלה. כדי שזה יהיה אפשרי, המדינות צריכות להסתבך. במילים אחרות, עליהם לחלוק סוג של קשר קוונטי שנוצר בין שני חלקיקים (או יותר), כך שלא ניתן להגדיר את מצבו של אחד ללא תלות באחר(ים).

מכיוון שהסימולציות אלו של מסע בזמן מסתמכות על מכניקת קוונטים, הן מאפשרות לחוקרים לשאול שאלות משמעותיות על טבען ויתרונותיהן, אם בכלל, של מערכות קוונטיות. בעבודה החדשה, Arvidsson-Shukur, McConnell ויונגר הלפרן עושים בדיוק את זה על ידי חקירת היתרונות עבור סימולציות של מסע בזמן אחורה מטרולוגיה קוונטית - תחום פיזיקה המשתמש במכניקת הקוונטים כדי לבצע מדידות מדויקות ביותר.

בעיה טיפוסית במטרולוגיה קוונטית עוסקת בהערכת פרמטר לא ידוע כלשהו של מערכת או תהליך באמצעות בדיקות קוונטיות מכניות. ברגע שהגשושיות מוכנות ויוצרות אינטראקציה עם המערכת, האופן שבו משתנה מצב הבדיקות יקודד מידע על הפרמטר הלא ידוע. המטרה היא ללמוד כמה שיותר מידע לכל בדיקה.

מדידה פוסט סלקטיבית יכולה לסייע בכך. בתהליך זה, הנסיינית מבצעת מדידה ולאחר מכן, בהתאם לתוצאה, בוחר לכלול או לא לכלול תוצאות ניסוי מסוימות מהניתוח. זה מרכז את המידע הנלמד לכל בדיקה.

בעבר, ארווידסון-שוקר, יונגר הלפרן ומשתפי הפעולה שלהם מופגן שבמערכת קוונטית, בחירה במצב בדיקת קלט אופטימלי יכולה לאפשר לניסוי להשיג יותר מידע לכל בדיקה ממה שאפשר באופן קלאסי. עם זאת, בדרך כלל הנסיין לומד איזה מצב קלט היה אופטימלי רק לאחר שהאינטראקציה מתרחשת. בתרחיש ללא מסע בזמן, זה לא טוב.

יתרון של מסע בזמן מדומה

עם זאת, אם הניסוי מעביר את מצב הקלט האופטימלי אחורה בזמן באמצעות מניפולציה של הסתבכות, השלישייה מראים שזה יכול לייצר יתרונות תפעוליים חדשים. בהצעתם, נסיינית מכינה זוג סיביות קוונטיות מסובכות בצורה מקסימלית, או קיוביטים, הנקראים A ו-C, בתוספת קיוביט נוסף בתור הבדיקה. המטרה היא למדוד את עוצמתה של אינטראקציה לא ידועה באמצעות הגשושית. בתחילה, הניסוי אינו מודע למצב הקלט האופטימלי עבור A. בשלב הראשון, הבדיקה והקיוביט A פועלות באינטראקציה. המידע על הפרמטר הלא ידוע של האינטראקציה מקודד במצב הבדיקה. עם זאת, בשלב ביניים, הניסוי מודד את המצב של קיוביט A. מדידה זו חושפת מידע על המצב האופטימלי שעדיין לא ידוע.

לאחר מכן, הניסוי משתמש במידע זה כדי להכין קיוביט עזר D במצב אופטימלי זה. לאחר מכן, הם מודדים את המצב המשותף של הקיוביטים C ו-D. אם המצב המשותף הזה אינו תואם את המצב המשותף הראשוני של A ו-C, המדידה נמחקת מהניתוח. זה למעשה בוחר מקרים שבהם מצב D שהוכן בצורה אופטימלית עובר טלפורטציה למצב המקורי של קיוביט A. הטלפורטציה מרמזת שכאשר הנסיין מודד את הבדיקה, הם רושמים רווח מידע אופטימלי למרות שלא הכינו, בתחילה, את הבדיקה במצב האופטימלי .

מדריך סטימפאנק לפיזיקת קוונטים

במהלך הניסוי, הנסיין היה משליך מדידות רבות שאינן תואמות. זה אולי נראה יקר. עם זאת, המדידות שהניסוי שומר - אלו שבהן הטלפורטציה מצליחה - הן בעלות מידע גבוה לכל בדיקה. בסך הכל, המידע שהושג מכמה בדיקות אופטימליות עולה על ההפסדים בסיכום ניסויים מרובים.

האם מסע בזמן אפשרי פיזית או לא עדיין מתלבט. עם זאת, ניסויים יכולים להשתמש במכניקת קוונטים ולדמות מסע בזמן במעבדה כדי לבצע מדידות מדויקות יותר. כפי שמסכמים ארווידסון-שוקר, מקונל ויונגר הלפרן במאמרם, "בעוד סימולציות [מסעות בזמן] אינן מאפשרות לך לחזור אחורה ולשנות את העבר שלך, הן כן מאפשרות לך ליצור מחר טוב יותר על ידי תיקון הבעיות של אתמול היום."

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/simulations-of-time-travel-send-quantum-metrology-back-to-the-future/