Kvantumszimulációban működik az időutazás, de a múltat nem változtatja meg

A Cambridge-i Egyetem fizikusai olyan gondolatkísérletet írtak le a Physical Review Lettersben, amelyben a összefonódott részecskékkel múltba tartó időutazást szimulálnak, a kvantumjelenséget kihasználva így olyan problémákat oldhatnak meg, ami a standard fizika számára lehetetlennek tűnik.

Az, hogy elemi részecskék képesek-e időben visszafelé haladni, vitatott kérdés a fizikában. Kurt Gödel matematikus 1949-ben írta le a zárt időhurkot, amely Einstein általános relativitáselméletén belül lehetővé teszi az időutazást. A kérdés a 80-as évek óta nemcsak a tudományos-fantasztikus irodalom toposza, de komoly elméleti fizikai kérdés.

Annyi világos, hogy a részecskék egyébként fittyet hánynak a téridőre. Einstein elméleteinek egyik folyamatos érdeklődést kiváltó eredménye a „kísérteties távoli hatás”. Ez a részecskék összefonódása, ami annyit jelent, hogy az egymás közelébe kerülő részecskék egymást kiegészítő kvantumállapotba kerülnek (az egyik jobbra forog, a másik balra), és az összefüggés akkor is megmarad, ha egymillió fényév választja el őket. Ez a jelenség a kvantum-számítástechnika egyik alapja, egyben a cambridge-i kutatók időutazás-szimulációjának kulcsa.

Képzeljük el, hogy ajándékot akarunk küldeni valakinek. Feladjuk az első napon, hogy biztosan megérkezzen a harmadikon. Azonban a második napon megkapjuk a címzett kívánságait. Ha tiszteletben tartjuk a kronológiát, nem tudjuk előre, milyen ajándékot szeretne a címzett, úgyhogy nem azt kapja, amit szeretne

– magyarázza a Cambridge Hitachi Laboratórium munkatársa, David Arvidsson-Shukur. „Most képzeljük el, hogy a kívánságok ismeretében a második napon megváltoztathatjuk az előző nap feladott küldeményt. Szimulációnk segítségével meg tudjuk változtatni a korábbi döntésünket, hogy az legyen az eredmény, amit szeretnénk.”

A kvantummechanika világára alkalmazva ez úgy néz ki, hogy két összefonódott részecskéből az egyik egy kísérletben vesz részt, míg a másikat úgy manipulálják, hogy a kísérlet eredményét utólag megváltoztassák.

A hatás meglepő, de csak négy esetből egyszer működik. Más szóval a kudarc esélye 75 százalék, de legalább tudjuk, hogy nem sikerült. Az ajándék analógiához visszatérve: ha a kívánság zöld nadrág, négy csomagból egyben a kért ajándék, a többiben pedig nem jó színű nadrág vagy kabát lesz

– mondta Arvidsson-Shukur.

A modellt a kvantummérésekre alkalmazva egy olyan kísérletet végeztek, amelyben a fotonnak a megfelelő tulajdonságok esetén egy érzékelőbe kell érkeznie. Amikor a kutatók megtudták, hogy milyen feltételeknek kell megfelelnie, manipulálni tudták a foton összefonódott párját, hogy megváltoztassák az eredeti fotont.

A magas hibaarányt úgy kezelnék, hogy több fotont küldenek, és előzetes szűréssel kiválasztják azt, ami biztosan nem jó. Az ajándék analógiában ez úgy nézne ki, hogy mondjuk négy csomagot küldünk különböző tárgyakkal, és később megkérjük a címzettet, hogy dobja ki azt a hármat, amelyben nem nadrág van.

A felvetésünk nem időgép, hanem egy fejes ugrás a kvantummechanika alapelveibe. Ezek a szimulációk nem teszik lehetővé, hogy megváltoztassuk a múltat, hanem arra valók, hogy jobb jövőbeli eredményt kapjunk, úgy, hogy a tegnapi problémáit ma kijavítjuk

– mutatott rá Arvidsson-Shukur.

Így legyen lottóötösünk.

(Phys.org, Universe Today)