캠브리지 대학의 연구원들은 양자 얽힘을 사용하여 과거 시간 여행과 유사한 시나리오를 시뮬레이션했습니다. 이를 통해 이전 절차를 소급하여 변경할 수 있으므로 현재 결과가 향상될 수 있습니다.
물리학자들은 시뮬레이션된 가상 시간 여행 모델이 표준 물리학을 사용하여 해결하는 것이 불가능해 보이는 실험적 문제를 해결할 수 있음을 보여주었습니다.
도박꾼, 투자자, 정량적 실험가가 시간의 화살을 구부릴 수 있다면 그들의 이점은 훨씬 높아져 훨씬 더 나은 결과로 이어질 것입니다.
“우리는 시간 여행 기계를 제안하는 것이 아니라 양자역학의 기초에 대한 심층적인 탐구를 제안하는 것입니다.” — 데이비드 아르비드손-슈쿠르
케임브리지 대학의 연구원들은 입자를 본질적으로 연결시키는 양자 이론의 특징인 얽힘을 조작함으로써 시간을 거슬러 올라갈 수 있다면 어떤 일이 일어날지 시뮬레이션할 수 있음을 보여주었습니다. 따라서 도박꾼, 투자자 및 정량적 실험가는 경우에 따라 과거 행동을 소급하여 변경하고 현재 결과를 개선할 수 있습니다.
시뮬레이션 및 타임 루프
입자가 시간을 거슬러 이동할 수 있는지 여부는 물리학자들 사이에서 논란의 여지가 있는 주제입니다. 이전에 이러한 시공간 루프가 실제로 존재한다면 어떻게 작동할지 시뮬레이션합니다. 케임브리지 팀은 양자 이론을 사용하여 매우 민감한 측정을 수행하는 양자 계측학에 새로운 이론을 연결함으로써 얽힘이 겉으로는 불가능해 보이는 문제를 해결할 수 있음을 보여주었습니다. 이 연구는 10월 12일 저널에 게재되었습니다. 실제 검토 편지.
“누군가에게 선물을 보내고 싶다고 상상해 보십시오. 첫날에 선물을 보내야 셋째 날에 도착할 수 있는지 확인할 수 있습니다”라고 Hitachi 캠브리지 연구실의 수석 저자인 David Arvidsson-Shukur는 말했습니다. “그러나 당신은 그 사람의 위시 리스트를 둘째 날에만 받게 됩니다. 따라서 이 연대순 시나리오에서는 그들이 선물로 무엇을 원하는지 미리 알고 올바른 선물을 보내는 것이 불가능합니다.
“이제 둘째 날 받은 희망 목록의 정보를 사용하여 첫날 보낸 내용을 변경할 수 있다고 상상해 보십시오. 우리의 시뮬레이션은 양자 얽힘 조작을 사용하여 과거 행동을 소급하여 변경하여 최종 결과가 다음과 같도록 할 수 있는 방법을 보여줍니다. 원하다.
양자 얽힘 이해
시뮬레이션은 양자 입자가 공유할 수 있고 일상 물리학의 지배를 받는 고전 입자는 공유할 수 없는 강력한 연결로 구성된 양자 얽힘에 의존합니다.
양자물리학의 특징은 두 입자가 상호 작용할 수 있을 만큼 서로 가까이 있으면 분리되어도 연결 상태를 유지할 수 있다는 것입니다. 이것이 기초이다 정량적 통계 고전적인 컴퓨터에서는 너무 복잡한 계산을 수행하기 위해 연속체 입자를 활용합니다.
“우리의 제안에서는 실험 과학자가 두 개의 입자를 얽히게 합니다.” 공동 저자이자 미국 국립표준기술연구소(NIST)와 메릴랜드 대학의 연구원인 Nicole Younger Halpern이 말했습니다. “첫 번째 입자는 실험에 사용하기 위해 전송됩니다. 새로운 정보를 얻으면 실험자는 두 번째 입자를 조작하여 첫 번째 입자의 이전 상태를 효과적으로 변경하여 실험 결과를 변경합니다.
“효과는 훌륭하지만 4번 중 1번만 발생합니다!” Arvidsson-Shukur가 말했습니다. 즉, 시뮬레이션의 실패 확률은 75%입니다. 하지만 좋은 소식은 당신이 실패했는지 안다는 것입니다. 우리가 선물 비유를 고수한다면, 4번 중 한 번은 선물이 당신이 원하는 것(예를 들어 바지)일 것이고, 또 다른 경우에는 바지 한 켤레이지만 사이즈나 색상이 잘못될 것입니다. 아니면 재킷이 될 거예요.”
실제 적용 및 제한 사항
모델에 기술적 관련성을 부여하기 위해 이론가들은 이를 정량적 측정 과학과 연결했습니다. 일반적인 정량화 실험에서는 광자(빛의 작은 입자)를 관심 샘플에 비추고 특수 유형의 카메라를 사용하여 기록합니다. 이 실험이 효과적이려면 광자가 샘플에 도달하기 전에 특정 방식으로 준비되어야 합니다. 연구자들은 광자가 샘플에 도달한 후에만 광자를 더 잘 준비하는 방법을 배우더라도 시간 여행 시뮬레이션을 사용하여 원래 광자를 소급하여 변경할 수 있음을 보여주었습니다.
높은 실패 가능성에 직면하기 위해 이론가들은 얽힌 광자를 대량으로 보낼 것을 제안합니다. 이때 그 중 일부는 결국 정확하고 업데이트된 정보를 전달하게 됩니다. 그런 다음 필터를 사용하여 올바른 광자가 카메라로 전달되는지 확인하고 필터는 나머지 “불량” 광자를 거부합니다.
공동 저자인 Aidan McConnell은 “선물에 대한 이전의 비유를 생각해 보십시오.”라고 캠브리지의 Cavendish Laboratory에서 석사 학위를 취득하면서 이 연구를 수행했으며 현재 취리히의 ETH에서 박사 과정을 밟고 있는 Aidan McConnell은 말했습니다. “선물을 보내는 것이 저렴하고 첫날에 여러 개의 패키지를 보낼 수 있다고 가정해 보겠습니다. 둘째 날이 되면 어떤 선물을 보내야 하는지 알 수 있습니다. 셋째 날 패키지가 도착할 때쯤에는 선물 4개 중 하나가 발송될 것입니다.” 정확하고 우리가 선택합니다.” 수신자에게 어떤 배송물을 폐기해야 하는지 알려줌.
Arvidsson-Shukur는 “시험을 성공적으로 진행하기 위해 후보 물질을 사용해야 한다는 점은 실제로 매우 안심이 됩니다.”라고 말했습니다. “시간 여행 시뮬레이션이 매번 작동한다면 세상은 매우 이상할 것입니다. 우리가 우주를 이해하는 데 기초가 되는 상대성 이론과 모든 이론은 창밖으로 사라질 것입니다.”
“우리는 시간 여행 기계를 제안하는 것이 아니라 양자 역학의 기본에 대한 심층 분석을 제안하는 것입니다. 이 시뮬레이션을 통해 과거로 돌아가서 바꿀 수는 없지만 다음과 같은 방법으로 더 나은 내일을 만들 수 있습니다. 어제의 문제를 오늘 해결하세요.”
참조: David R. M. Arvidsson-Shukur, Aidan G. McConnell 및 Nicole Yunger Halpern의 “폐쇄 가상 시간 곡선의 양자 시뮬레이션으로 생성된 계측의 비고전적 기능”, 2023년 10월 12일, 실제 검토 편지.
도이: 10.1103/PhysRevLett.131.150202
이 연구는 미국 스웨덴 재단, Lars Herta 기념 재단, Girton 대학, 영국 연구 혁신(UKRI)의 일부인 공학 및 물리 과학 연구 위원회(EPSRC)의 지원을 받았습니다.
