Для большинства из нас время течет только в одном неумолимом направлении.
Но для физиков-теоретиков, занимающихся квантовой физикой, направление времени не так уж и незыблемо. Теоретически можно моделировать, имитировать и наблюдать обратное течение времени так, как это невозможно в реальном мире.
И вот теперь ученые показали, что моделирование обратного движения времени может помочь решить физические проблемы, которые невозможно решить с помощью обычной физики.
Под руководством физика Дэвида Арвидссона-Шукура из Кембриджского университета группа физиков провела эксперимент, в котором состояние входных данных можно изменять, моделируя обратную петлю времени, которая позволяет изменять параметры после того, как они уже заданы.
Конечно, такие петли являются чисто гипотетическими, но их можно смоделировать с помощью схем квантовой телепортации, созданных на основе запутанных частиц, для математического решения задач.
“Представьте себе, что вы хотите послать кому-то подарок: вам нужно отправить его в первый день, чтобы он прибыл на третий день”, – объясняет Арвидссон-Шукур. “Однако вы получаете список желаний этого человека только на второй день. Таким образом, в этом сценарии с учетом хронологии невозможно заранее узнать, что он захочет получить в подарок, и быть уверенным, что отправишь именно то, что нужно”.
“Теперь представьте, что вы можете поменять то, что вы уже послали в первый день, с помощью информации из списка пожеланий, полученного во второй день. Наше моделирование использует манипуляцию квантовой запутанностью, чтобы показать, как можно ретроактивно изменить свои предыдущие действия, чтобы гарантировать, что конечный результат будет таким, как вы хотите”.
Квантовая запутанность – это состояние, при котором свойства двух частиц оказываются связанными до их измерения. Измерение свойств одной частицы сразу же определяет комплементарное состояние другой, независимо от того, насколько далеко они могут находиться друг от друга.
Ученым даже удалось повлиять на свойства одной частицы и наблюдать одновременные изменения в другой на значительном расстоянии. Это квантовая телепортация .
В своей работе команда использует запутанные частицы не только для телепортации информации через физическое пространство, но и назад во времени.
“В нашем проекте экспериментатор запутывает две частицы, – рассказывает физик Николь Юнгер Халперн из Национального института стандартов и технологий (NIST) и Университета Мэриленда.
“Затем первая частица отправляется для использования в эксперименте. Получив новую информацию, экспериментатор манипулирует второй частицей, эффективно изменяя прошлое состояние первой частицы, что приводит к изменению результатов эксперимента”.
Природа замкнутой петли времени также не позволяет кому-либо вернуться назад и парадоксальным образом убить своего дедушку, поскольку она опирается на условие вероятности, называемое постселекцией, которое ограничивает меры, основанные на заданных событиях.
Команда не утверждает, что такие петли существуют. Квантовая теория, по их словам, позволяет моделировать такие петли, которые, как следствие, могут использовать запутывание.
Расчеты показывают, что временная петля может быть успешно использована только в 25% случаев, но это означает, что оно проверяемо в реальном эксперименте.
Такой эксперимент еще не проведен, но он может быть осуществлен в больших масштабах путем запутывания огромного количества фотонов – квантов света – и использования симуляторов путешествия во времени для изменения их состояния после того, как они будут направлены в специальную камеру с фильтром, предназначенным только для обнаружения фотонов с обновленной информацией.
Обнаружение этих фотонов будет означать, что симуляция сработала.
“То, что для работы нашего эксперимента необходимо использовать фильтр, на самом деле очень обнадеживает. Мир был бы очень странным, если бы наша симуляция путешествий во времени срабатывала каждый раз. Относительность и все теории, на которых мы строим свое понимание Вселенной, оказались бы за бортом”, – говорит Арвидссон-Шукур.
“Мы предлагаем не машину для путешествий во времени, а глубокое погружение в основы квантовой механики. Эти симуляции не позволяют вернуться назад и изменить свое прошлое, но они позволяют создать лучшее завтра, устраняя вчерашние проблемы сегодня”.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Читайте также: Время двигалось в 5 раз медленнее в течение 1-го миллиарда лет после Большого взрыва