Cambridge utilizza simulazioni di viaggi nel tempo per risolvere problemi “impossibili”.

I fisici hanno dimostrato che i modelli simulati di viaggio nel tempo virtuale possono risolvere problemi sperimentali che sembrano impossibili da risolvere utilizzando la fisica standard.

Se i giocatori d’azzardo, gli investitori e gli sperimentatori quantitativi potessero piegare la freccia del tempo, il loro vantaggio sarebbe molto più elevato, portando a risultati molto migliori.

I ricercatori dell’Università di Cambridge hanno dimostrato che manipolando l’entanglement – ​​una caratteristica della teoria quantistica che rende le particelle intrinsecamente connesse – è possibile simulare cosa accadrebbe se si potesse viaggiare indietro nel tempo. Quindi i giocatori d’azzardo, gli investitori e gli sperimentatori quantitativi possono, in alcuni casi, modificare retroattivamente le loro azioni passate e migliorare i loro risultati nel presente.

Simulazioni e cicli temporali

Se le particelle possano viaggiare indietro nel tempo è un argomento controverso tra i fisici, sebbene gli scienziati lo abbiano fatto in precedenza Simulazioni di come si comporterebbero questi anelli spazio-temporali se esistessero realmente. Collegando la loro nuova teoria alla metrologia quantistica, che utilizza la teoria quantistica per effettuare misurazioni estremamente sensibili, il team di Cambridge ha dimostrato che l’entanglement può risolvere problemi apparentemente impossibili. Lo studio è stato pubblicato il 12 ottobre sulla rivista Lettere di revisione fisica.

“Immagina di voler inviare un regalo a qualcuno: devi inviarlo il primo giorno per assicurarti che arrivi il terzo giorno”, ha affermato l’autore principale David Arvidsson-Shukur, del laboratorio Hitachi di Cambridge. “Tuttavia, ricevi la lista dei desideri di quella persona solo il secondo giorno. Quindi, in questo scenario cronologico, è impossibile per te sapere in anticipo cosa vorrà come regalo e assicurarti di inviare il regalo giusto.

“Ora immagina di poter cambiare ciò che invii il primo giorno con le informazioni della lista dei desideri che hai ricevuto il secondo giorno. La nostra simulazione utilizza la manipolazione dell’entanglement quantistico per mostrare come puoi modificare retroattivamente le tue azioni passate per garantire che il risultato finale sia quello che desideri.” Volere.

Comprendere l’entanglement quantistico

La simulazione si basa sull’entanglement quantistico, che consiste in forti connessioni che le particelle quantistiche possono condividere e che le particelle classiche – quelle governate dalla fisica quotidiana – non possono fare.

La particolarità della fisica quantistica è che se due particelle sono abbastanza vicine tra loro da interagire, possono rimanere connesse anche se separate. Questa è la base Statistiche quantitative Sfruttare le particelle continue per eseguire calcoli troppo complessi per i computer classici.

“Nella nostra proposta, uno scienziato sperimentale intreccia due particelle”, ha affermato la coautrice Nicole Younger Halpern, ricercatrice presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) e l’Università del Maryland. “La prima particella viene quindi inviata per essere utilizzata nell’esperimento. Dopo aver ottenuto nuove informazioni, lo sperimentatore manipola la seconda particella per modificare efficacemente lo stato precedente della prima particella, cambiando il risultato dell’esperimento.

“L’effetto è fantastico, ma si verifica solo una volta su quattro!” Ha detto Arvidsson-Shukur. In altre parole, la probabilità di fallimento della simulazione è del 75%. Ma la buona notizia è che sai se hai fallito. Se ci atteniamo alla nostra analogia con il regalo, una volta su quattro il regalo sarà quello che desideri (ad esempio un paio di pantaloni), e un’altra volta sarà un paio di pantaloni ma della taglia sbagliata, o del colore sbagliato, oppure sarà una giacca.

Applicazioni pratiche e limitazioni

Per dare rilevanza tecnica al loro modello, i teorici lo collegarono alla scienza della misurazione quantitativa. In un comune esperimento di quantificazione, i fotoni, piccole particelle di luce, vengono puntati su un campione di interesse e quindi registrati utilizzando un tipo speciale di fotocamera. Affinché questo esperimento sia efficace, i fotoni devono essere preparati in un certo modo prima di raggiungere il campione. I ricercatori hanno dimostrato che anche se imparano a preparare meglio i fotoni solo dopo che questi hanno raggiunto il campione, possono utilizzare simulazioni di viaggio nel tempo per modificare retroattivamente i fotoni originali.

Per far fronte all’elevata probabilità di fallimento, i teorici propongono di inviare un gran numero di fotoni entangled, sapendo che alcuni di essi alla fine porteranno le informazioni corrette e aggiornate. Quindi usano un filtro per assicurarsi che i fotoni giusti passino nella fotocamera, mentre il filtro rifiuta il resto dei fotoni “cattivi”.

“Pensate alla nostra precedente analogia con i doni”, ha detto il coautore Aidan McConnell, che ha condotto questa ricerca mentre faceva il suo master al Cavendish Laboratory di Cambridge, e ora è studente di dottorato all’ETH di Zurigo. “Supponiamo che l’invio di regali sia poco costoso e che possiamo inviare diversi pacchi il primo giorno. Entro il secondo giorno sappiamo quale regalo avremmo dovuto inviare. Quando i pacchi arriveranno il terzo giorno, un regalo su quattro sarà stato inviato.” corretti e noi li scegliamo.” Dicendo al destinatario quale consegna deve essere smaltita.

“Il fatto che avessimo bisogno di utilizzare un candidato per garantire il successo del nostro studio è in realtà molto rassicurante”, ha affermato Arvidsson-Shukur. “Il mondo sarebbe molto strano se le simulazioni dei viaggi nel tempo funzionassero ogni volta. La relatività e tutte le teorie su cui basiamo la nostra comprensione del nostro universo sarebbero fuori dalla finestra.”

“Non stiamo proponendo una macchina per viaggiare nel tempo, stiamo proponendo un’immersione profonda nei fondamenti della meccanica quantistica. Questa simulazione non ti permette di tornare indietro e cambiare il tuo passato, ma ti permette di creare un domani migliore risolvendo oggi i problemi di ieri.”

Riferimento: “Caratteristica non classica nella metrologia generata da simulazioni quantistiche di curve temporali virtuali chiuse” di David R. M. Arvidsson-Shukur, Aidan G. McConnell e Nicole Yunger Halpern, 12 ottobre 2023, Lettere di revisione fisica.
doi: 10.1103/PhysRevLett.131.150202

Questo lavoro è stato sostenuto dall’American Sweden Foundation, dalla Lars Herta Memorial Foundation, dal Girton College e dall’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), parte di UK Research and Innovation (UKRI).