Onderzoekers simuleren tijdreizen om ‘onmogelijke’ natuurkundige problemen op te lossen

In een nieuwe studie suggereren natuurkundigen dat tijdreissimulaties door kwantumverstrengeling problemen zouden kunnen oplossen die normaal gesproken hardnekkig zouden zijn in de klassieke natuurkunde. In het bijzonder kunnen verstrengelde deeltjes door een gesloten spatio-temporele lus reizen, zodat hun initiële eigenschappen kunnen worden gewijzigd via een feedbackproces. Op deze manier is het mogelijk om de huidige resultaten van een eerder experiment te wijzigen.

Het unidirectionele tijdspad betekent dat spelers, investeerders en kwantumfysici alleen resultaten kunnen verkrijgen die niet noodzakelijkerwijs optimaal zijn. Op het gebied van kwantificering experimenteren we bijvoorbeeld met verschijnselen om aanvankelijk onbekende parameters te schatten. Dit betekent dat de optimale parameters voor het uitvoeren van een experiment pas aan het einde bekend zijn.

De manier om dit probleem te overwinnen is door de tijdstroom te wijzigen en gesloten tijdlussen (CTC) te creëren. Volgens het gezichtspunt van waarnemers die de natuurlijke chronologie respecteren, reizen deeltjes die binnen de CTC bewegen door de tijd. Het aannemen van het bestaan ​​van deze ringen leidt echter tot paradoxen, incl De grootvaderparadox. Bijvoorbeeld als Individueel De gesloten lus moet echter impliceren dat hij ondanks zijn tijdreizen kan overleven, wat bij veel wetenschappers twijfels oproept.

Om dit consistentieprobleem op te lossen, vertrouwden onderzoekers van de Universiteit van Cambridge op de theorie van post-selectie CTC’s (PCTC). Dit zijn kwantumcircuits die gebruik maken van latere selectie of aanpassing van bepaalde meetresultaten. Om metingen gevoelig genoeg te kunnen maken om deze omstandigheden vast te leggen en de verstrengeling van deeltjes te manipuleren, werd de theorie gecombineerd met kwantummetrologie.

De resultaten van het onderzoek beschreven in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven, suggereert dat het inderdaad mogelijk is om tijdreizen van deeltjes te simuleren. Dit zou een proof of concept zijn voor PCTC, wat suggereert dat het in sommige gevallen mogelijk is om eerdere procedures met terugwerkende kracht te wijzigen om de resultaten ervan in het heden te verbeteren.

Het is belangrijk om te begrijpen dat dit niet gaat over “het voorstellen van een tijdmachine, maar over een diepe duik in de grondbeginselen van de kwantummechanica.” specifiek Hoofdonderzoeker David R. M. Arvidsson-Shukur van het Hitachi Quantum Research Laboratory van de Universiteit van Cambridge. ” Met deze simulatie kun je niet teruggaan en je verleden veranderen, maar kun je wel een betere toekomst creëren door de problemen van gisteren vandaag op te lossen. “, hij legt uit.

Verander de uiteindelijke resultaten via een feedbackloop

Om het experiment van de Cambridge-onderzoekers te begrijpen, moet je je een eenvoudige analogie voorstellen: je moet een geschenk naar iemand sturen en van plan zijn het op de eerste dag te verzenden om ervoor te zorgen dat het op de derde dag zijn bestemming bereikt. Het verlanglijstje van die persoon ontvang je echter pas op de tweede dag. Als we de klassieke regel van de chronologie respecteren, is het in dit scenario onmogelijk om deze wensen van tevoren te kennen en er zeker van te zijn dat we het juiste geschenk sturen. Maar stelt u zich eens voor dat u uw cadeau dat u de eerste dag hebt verzonden, kunt aanpassen, rekening houdend met de informatie die u de volgende dag krijgt.

Experts leggen uit dat het mogelijk is om dit feedbackscenario over te dragen op deeltjes, door kwantumverstrengeling te manipuleren. Kwantumverstrengeling resulteert in een onzichtbare verbinding tussen twee deeltjes die tegelijkertijd worden uitgezonden, ongeacht de afstand tussen hen. Dit betekent dat als de toestand van een van hen verandert, de toestand van zijn tweelingbroer onmiddellijk verandert.

In de nieuwe studie waren twee moleculen met elkaar verstrengeld en werd er één weggestuurd om in het experiment te gebruiken. Na het verkrijgen van nieuwe informatie wordt de tweede zodanig gemanipuleerd dat de vorige toestand van de eerste wordt gewijzigd. Op deze manier wordt ook de uiteindelijke uitkomst van het experiment gewijzigd.

Door kwantisering op het model toe te passen, worden fotonen naar een specifiek monster geprojecteerd en wordt hun beweging vastgelegd door een camera. De eigenschappen van de fotonen werden gemanipuleerd voordat ze hun doel bereikten. De onderzoekers ontdekten dat hoewel ze de ideale omstandigheden konden identificeren die nodig zijn voor fotonen om het monster te bereiken, ze PCTC-simulaties konden gebruiken om met terugwerkende kracht de oorspronkelijke eigenschappen ervan te veranderen.

Maar “het effect is groot, maar het gebeurt maar eens op de vier keer!” “, zegt Arvidsson-Shukur. De simulatie heeft onder andere een kans van 75% om te mislukken en een onjuist resultaat op te leveren. Als we terugkeren naar de geschenkenanalogie, zal eens in de vier keer de laatste ongewenst zijn (bijvoorbeeld een een broek in plaats van een jas.) En een andere keer kan het een broek zijn, maar de verkeerde maat of kleur, enz.

Om het hoge risico op mislukking te ondervangen, stellen de onderzoekers voor om een ​​groot aantal fotonen binnen de PCTC te sturen, wetende dat sommige daarvan uiteindelijk de juiste en bijgewerkte informatie zullen bevatten. Vervolgens kan een filter worden gebruikt om de goede fotonen uit te zoeken en de slechte af te wijzen. Als we deze hypothese toepassen op de analogie met geschenken, kan dit betekenen dat er op de eerste dag veel pakketten worden verzonden, terwijl de instructies voor het juiste geschenk pas de volgende dag worden ontvangen. Dankzij het filter kunnen we, omdat bijvoorbeeld minstens 1 op de 4 een goed cadeau is, ze sorteren om te bepalen welke cadeaus we bij de eerste leveringen moeten verwijderen.

” Het feit dat we een filter moesten gebruiken om ons experiment succesvol te maken, is eigenlijk best geruststellend zei Arvidsson-Shukur. De wereld zou heel vreemd zijn als tijdreissimulaties elke keer zouden werken. De relativiteitstheorie en alle theorieën waarop we ons begrip van ons universum baseren, zullen worden verlaten », besluit hij.

bron : Fysieke beoordelingsbrieven