Hogyan fordult az idő (és miben nem) Kvantumfizikusok

A fizikusok meggyőzték A fényrészecskék egyidejűleg ellentétes átalakuláson mennek keresztül, például az emberből vérfarkassá alakul át, amikor a farkas emberré változik. A gondosan megtervezett áramkörökben a fotonok úgy viselkednek, mintha az idő előre-hátra kvantumzavarban folyna.

„Először van olyan időutazó gépünk, amely mindkét irányban működik” – mondta. Sonya Frank Arnolda skóciai Glasgow-i Egyetem kvantumfizikusa, aki nem vett részt a kutatásban.

A sci-fi rajongók sajnálatos módon a hardvernek semmi köze nincs az 1982-es DeLoreanhoz.A kísérletek során, amelyeket két független csapat végzett Kínában és Ausztriában, a laborórák folyamatosan ketyegtek előre. Csak az áramkörön átáramló fotonok szenvednek az időcsalástól. Még a fotonok esetében is vitatkoznak a kutatók, hogy az idő nyila megfordítása valódi-e vagy szimuláció.

Akárhogy is, a rejtélyes jelenség újfajta kvantumtechnológiához vezethet.

„Elképzelhető olyan körök, amelyekben az információ mindkét irányba áramolhat” – mondta. Julia RubinoA Bristoli Egyetem kutatója.

bármit bármikor egy menetben

A fizikusok először egy évtizeddel ezelőtt jöttek rá, hogy a kvantummechanika furcsa szabályai megdöntik az idő logikai elképzeléseit.

A kvantumfurcsaság lényege a következő: Amikor egy részecskét keresel, mindig egy pontszerű helyen találod meg. De mielőtt meg lehetne mérni, a részecske hullámként viselkedik. Van egy „hullámfüggvénye”, amely több úton terjed és hullámzik. Ebben a meghatározatlan állapotban a részecske a lehetséges helyek kvantumzavarában létezik, amelyet átfedés.

ban ben papír 2013-ban jelent meg, Julio Chiribella, a jelenleg a Hongkongi Egyetemen dolgozó fizikus, a társszerzők egy olyan áramkört javasoltak, amely az eseményeket időbeli rendek egymásra épülésére helyezné, megkerülve a helyek egymásra helyezésének lépését a térben. Négy évvel később Rubino és kollégái közvetlenül empirikusan Az ötlet. Két út szuperpozícióján keresztül küldtek egy fotont: az egyik, ahol A esemény B eseményt, majd B eseményt tapasztalt, a másik pedig B eseményt, majd A. Bizonyos értelemben úgy tűnt, hogy mindegyik esemény okozza a másikat, egy jelenséget, amelyet elneveztek. Meghatározatlan ok-okozati összefüggés.

Chiribella és kollégája, Zexuan Liu, nem elégedve meg azzal, hogy csak az események sorrendjével vacakoltak, ahogyan az idő múlott, magának az időnek a menetirányát vagy a nyilat megcélozta. Olyan kvantumeszközt kerestek, amelyben az idő szuperpozícióba lép, amely a múltból a jövőbe és vissza áramlik – ez az idő határozatlan nyila.

Ehhez Chiribella és Liu rájöttek, hogy szükségük van egy olyan rendszerre, amely ellentétes változásokon megy keresztül, például egy metronómra, amely képes balra vagy jobbra lendíteni a karját. Elképzelték, hogy egy ilyen rendszert szuperpozíciós állapotba helyeznek, hasonlóan ahhoz, hogy egy zenész egy kvantumgyorsítót mozgatjon egyszerre jobbra és balra. ők A séma leírása Egy ilyen rendszer létrehozása 2020-ban.

Az optikai varázslók azonnal elkezdték építeni a párbajnyilakat az időre a laborban. Tavaly ősszel két csapat számolt be sikerről.

Kétszeres játék

Chiribella és Liu olyan játékot hoznak létre, amelyet csak egy kvantumidőzítő tud túlszárnyalni. A fénnyel való játék során a fotonokat két kristályszerszámon, A-n és B-n keresztül lövöldözzük. Egy eszközön keresztül előrehaladva a foton polarizációja az eszköz beállításaitól függő mértékben elfordul. A műszeren visszafelé haladva a polarizáció pontosan az ellenkező irányba forgatja el.

A játék minden egyes fordulója előtt a játékvezető titokban kétféle módon állítja be a műszereket: az A-n keresztül előre, majd a B-n keresztül hátrafelé haladva vagy eltolja a foton hullámfüggvényét az időben megfordított úthoz képest (hátra A-n keresztül). , majd előre B), különben nem teszi meg. A játékosnak ismernie kell a játékvezető döntését. Miután a játékos úgy rendezi el az eszközöket és egyéb vizuális elemeket, ahogy akarja, egy fotont küldenek át a labirintuson, és esetleg egy félezüst tükör segítségével kétutas szuperpozícióra osztják fel. A foton a két detektor egyikében köt ki. Ha a játékos kellően okosan állítja fel labirintusát, a fotont tartalmazó detektor megmozdulása felfedi a bíró választását.