Simulările călătoriei în timp trimit metrologia cuantică înapoi în viitor – 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="Unde este DeLoreanul meu? Călătoria în timp înapoi este încă în domeniul science fiction-ului, dar manipularea încurcăturii cuantice permite oamenilor de știință să proiecteze experimente care o simulează. (Cu amabilitatea: Shutterstock/FlashMovie)”>

Ți-ai dorit vreodată să te întorci în timp și să-ți schimbi deciziile? Dacă doar cunoștințele de astăzi ar putea călători înapoi în timp cu noi, ne-am putea modifica acțiunile în avantajul nostru. Deocamdată, o astfel de călătorie în timp este chestie de ficțiune, dar un trio de cercetători au arătat că, prin manipularea încurcăturii cuantice, se poate, cel puțin, să proiecteze experimente care să o simuleze.

Înscriere în Scrisori de recenzie fizică, David Arvidsson-Shukur de la Hitachi Cambridge Laboratory, Marea Britanie; Aidan McConnell de la Universitatea din Cambridge, Marea Britanie; și Nicole Yunger Halpern de la Institutul Național de Standarde și Tehnologie din SUA (NIST) și Universitatea din Maryland propun o configurație în care un experimentator trimite informații înapoi în timp pentru a-și schimba retroactiv – de fapt – acțiunile într-un mod care să producă măsurători optime. În mod intrigant, trio-ul dezvăluie că astfel de călătorii simulate în timp în sisteme încurcate pot facilita avantaje fizice care ar fi imposibil de realizat în sistemele pur clasice.

Știința măsurătorilor cuantice

În timp ce călătoria reală înapoi în timp este ipotetică, au fost propuse versiuni mecanice cuantice și simulat experimental. Un ingredient crucial al acestor simulări este teleportarea, în care o stare din etapa intermediară a experimentului este efectiv trimisă înapoi la început. Pentru ca acest lucru să fie posibil, statele trebuie să fie încurcate. Cu alte cuvinte, ele trebuie să împărtășească un tip de conexiune cuantică care apare între două (sau mai multe) particule, astfel încât starea uneia să nu poată fi definită independent de cealaltă(e).

Deoarece aceste simulări ale călătoriei în timp se bazează pe mecanica cuantică, ele permit cercetătorilor să pună întrebări semnificative despre natura și avantajele, dacă există, ale sistemelor cuantice. În noua lucrare, Arvidsson-Shukur, McConnell și Yunger Halpern fac exact acest lucru, investigând ce avantaje pot avea simulările călătoriei în timp înapoi pentru metrologie cuantică – un domeniu al fizicii care folosește mecanica cuantică pentru a face măsurători foarte precise.

O problemă tipică de metrologie cuantică se ocupă cu estimarea unui parametru necunoscut al unui sistem sau proces folosind sonde mecanice cuantice. Odată ce sondele sunt pregătite și făcute să interacționeze cu sistemul, modul în care se transformă starea sondelor va codifica informații despre parametrul necunoscut. Scopul este de a învăța cât mai multe informații posibil per sondă.

Măsurarea post-selectivă poate ajuta în acest sens. În acest proces, experimentatorul face o măsurătoare și apoi, în funcție de rezultat, alege să includă sau să excludă anumite rezultate experimentale din analiză. Aceasta concentrează informațiile învățate pe sondă.

Anterior, Arvidsson-Shukur, Yunger Halpern și colaboratorii lor demonstrat că într-un sistem cuantic, alegerea unei stări optime a sondei de intrare poate permite unui experimentator să obțină mai multe informații per sondă decât este posibil în mod clasic. Cu toate acestea, de obicei, experimentatorul învață care stare de intrare ar fi fost optimă numai după ce interacțiunea are loc. Într-un scenariu fără călătorii în timp, acest lucru nu este bun.

Avantajul călătoriei în timp simulate

Dacă, totuși, experimentalistul teleportează starea optimă de intrare înapoi în timp prin manipularea încurcăturii, trio-ul arată că acest lucru ar putea produce noi avantaje operaționale. În propunerea lor, un experimentator pregătește o pereche de biți cuantici încâlciți maxim, sau qubiți, numiți A și C, plus un qubit suplimentar ca sondă. Scopul este de a măsura puterea unei interacțiuni necunoscute cu ajutorul sondei. Inițial, experimentatorul nu este conștient de starea optimă de intrare pentru A. La primul pas, sonda și qubitul A interacționează. Informațiile despre parametrul necunoscut al interacțiunii sunt codificate în starea sondei. La un pas intermediar, totuși, experimentalistul măsoară starea qubitului A. Această măsurare dezvăluie informații despre starea optimă încă necunoscută.

Apoi, experimentatorul folosește aceste informații pentru a pregăti un qubit D auxiliar în această stare optimă. Apoi, ei măsoară starea comună a qubiților C și D. Dacă această stare comună nu se potrivește cu starea comună inițială a lui A și C, măsurarea este eliminată din analiză. Acest lucru identifică în mod eficient cazurile în care starea D pregătită optim se teleportează în starea originală a qubitului A. Teleportarea implică faptul că, atunci când experimentatorul măsoară sonda, înregistrează un câștig optim de informații, chiar dacă, inițial, nu a pregătit sonda în starea optimă. .

Un ghid steampunk pentru fizica cuantică

În timpul experimentului, experimentatorul ar elimina multe măsurători care nu se potrivesc. Asta ar putea părea costisitor. Cu toate acestea, măsurătorile pe care le păstrează experimentatorul – cele în care teleportarea are succes – au un câștig mare de informații per sondă. În general, informațiile obținute de la câteva sonde optime depășesc pierderile atunci când sunt însumate în mai multe încercări.

Dacă călătoria în timp este posibilă fizic sau nu, încă se dezbate. Cu toate acestea, experimentatorii pot folosi mecanica cuantică și pot simula călătoria în timp în laborator pentru a efectua măsurători mai precise. După cum concluzionează Arvidsson-Shukur, McConnell și Yunger Halpern în lucrarea lor: „În timp ce simulările [călătorii în timp] nu vă permit să vă întoarceți și să vă modificați trecutul, ele vă permit să creați un mâine mai bun, reparând problemele de ieri astăzi.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/simulations-of-time-travel-send-quantum-metrology-back-to-the-future/