Моделирование путешествий во времени отправляет квантовую метрологию обратно в будущее

<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="Где мой Делориан? Путешествие во времени в обратном направлении все еще остается областью научной фантастики, но манипулирование квантовой запутанностью позволяет ученым разрабатывать эксперименты, моделирующие ее. (Фото предоставлено: Shutterstock/FlashMovie)»>

Хотели ли вы когда-нибудь вернуться в прошлое и изменить свои решения? Если бы только знания сегодняшнего дня могли путешествовать вместе с нами в прошлое, мы могли бы изменить наши действия в свою пользу. На данный момент такие путешествия во времени являются фантастикой, но трое исследователей показали, что, манипулируя квантовой запутанностью, можно, по крайней мере, разработать эксперименты, которые имитируют ее.

Запись в Physical Review Letters,, Дэвид Арвидссон-Шукур из Кембриджской лаборатории Hitachi, Великобритания; Эйдан МакКоннелл Кембриджского университета, Великобритания; и Николь Юнгер Халперн Сотрудники Национального института стандартов и технологий США (NIST) и Университета Мэриленда предлагают схему, в которой экспериментатор отправляет информацию назад во времени, чтобы задним числом – по сути – изменить свои действия таким образом, чтобы обеспечить оптимальные измерения. Интересно, что трио обнаружило, что такое моделирование путешествий во времени в запутанных системах может обеспечить физические преимущества, которых невозможно было бы достичь в чисто классических системах.

Наука квантовых измерений

Хотя фактическое путешествие во времени назад является гипотетическим, были предложены квантовомеханические версии. смоделировано экспериментально. Важнейшим компонентом этих симуляций является телепортация, при которой состояние промежуточного этапа эксперимента фактически отправляется обратно в начало. Чтобы это стало возможным, государства должны быть запутаны. Другими словами, они должны иметь общий тип квантовой связи, которая возникает между двумя (или более) частицами, так что состояние одной из них не может быть определено независимо от другой(их).

Поскольку эти симуляции путешествий во времени основаны на квантовой механике, они позволяют исследователям задавать содержательные вопросы о природе и преимуществах квантовых систем, если таковые имеются. В новой работе Арвидссон-Шукур, МакКоннелл и Юнгер Халперн именно это и делают, исследуя, какие преимущества моделирование путешествий во времени может иметь для человечества. квантовая метрология – область физики, которая использует квантовую механику для проведения высокоточных измерений.

Типичная задача квантовой метрологии связана с оценкой некоторого неизвестного параметра системы или процесса с помощью квантово-механических датчиков. Как только зонды будут подготовлены и настроены для взаимодействия с системой, способ преобразования состояния зондов будет кодировать информацию о неизвестном параметре. Цель состоит в том, чтобы узнать как можно больше информации за один зонд.

В этом могут помочь постселективные измерения. В этом процессе экспериментатор проводит измерение, а затем, в зависимости от результата, решает включить или исключить определенные экспериментальные результаты из анализа. Это концентрирует информацию, полученную от каждого зонда.

Ранее Арвидссон-Шукур, Юнгер Хальперн и их сотрудники убивают что в квантовой системе выбор оптимального состояния входного зонда может позволить экспериментатору получить больше информации на каждый зонд, чем это возможно классически. Однако обычно экспериментатор узнает, какое входное состояние было бы оптимальным, только после того, как произошло взаимодействие. В сценарии без путешествий во времени это бесполезно.

Преимущество симуляции путешествия во времени

Однако если экспериментатор телепортирует оптимальное входное состояние назад во времени с помощью манипуляций с запутанностью, трио покажет, что это может дать новые эксплуатационные преимущества. В их предложении экспериментатор готовит пару максимально запутанных квантовых битов или кубитов, называемых А и С, плюс дополнительный кубит в качестве зонда. Цель состоит в том, чтобы измерить силу неизвестного взаимодействия с помощью зонда. Первоначально экспериментатор не знает оптимального входного состояния для A. На первом этапе зонд и кубит A взаимодействуют. Информация о неизвестном параметре взаимодействия закодирована в состоянии зонда. Однако на промежуточном этапе экспериментатор измеряет состояние кубита А. Это измерение раскрывает информацию о пока неизвестном оптимальном состоянии.

Далее экспериментатор использует эту информацию для подготовки вспомогательного кубита D в этом оптимальном состоянии. Затем они измеряют совместное состояние кубитов C и D. Если это совместное состояние не соответствует начальному совместному состоянию A и C, измерение исключается из анализа. Это эффективно выявляет случаи, когда оптимально подготовленное состояние D телепортируется в исходное состояние кубита A. Телепортация подразумевает, что когда экспериментатор измеряет зонд, он фиксирует оптимальный прирост информации, даже если изначально он не готовил зонд в оптимальном состоянии. .

Путеводитель по квантовой физике в стиле стимпанк

В ходе эксперимента экспериментатор отбрасывал многие несовпадающие измерения. Это может показаться дорогостоящим. Однако измерения, которые проводит экспериментатор – те, в которых телепортация прошла успешно – имеют высокий прирост информации на один зонд. В целом, информация, полученная от нескольких оптимальных зондов, перевешивает потери при суммировании нескольких испытаний.

До сих пор ведутся споры о том, возможны ли путешествия во времени физически или нет. Однако экспериментаторы могут использовать квантовую механику и моделировать путешествия во времени в лаборатории для проведения более точных измерений. Как заключают Арвидссон-Шукур, МакКоннелл и Юнгер Халперн в своей статье: «Хотя симуляции [путешествий во времени] не позволяют вам вернуться назад и изменить свое прошлое, они позволяют вам создать лучшее будущее, решая вчерашние проблемы сегодня».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/simulations-of-time-travel-send-quantum-metrology-back-to-the-future/