Dla większości z nas czas płynie nieodwracalnie w jednym kierunku. Ale dla teoretycznych fizyków kwantowych kierunek czasu nie jest aż tak nieelastyczny. Teoretycznie można modelować, symulować i obserwować odwrócony przepływ czasu w sposób niemożliwy do osiągnięcia w rzeczywistości.

Teraz naukowcy pokazali, że symulacje podróży w czasie wstecz mogą pomóc rozwiązać problemy fizyczne, które nie da się rozwiązać za pomocą normalnej fizyki.

Pod kierownictwem fizyka Davida Arvidssona-Shukura z Uniwersytetu Cambridge, zespół fizyków przeprowadził eksperyment, w którym stan wejściowy można zmienić, symulując cofnięcie czasu, co pozwala na zmianę parametrów po ich już ustawieniu.

Te pętle są oczywiście hipotetyczne, ale można je symulować za pomocą obwodów teleportacji kwantowej, tworzonych za pomocą splątanych cząstek, w celu matematycznego rozwiązywania problemów.

„Wyobraź sobie, że chcesz wysłać prezent dla kogoś: musisz wysłać go pierwszego dnia, aby upewnić się, że dotrze on trzeciego dnia” – wyjaśnia Arvidsson-Shukur. „Jednakże otrzymujesz listę życzeń tej osoby dopiero drugiego dnia. W takim scenariuszu, z poszanowaniem chronologii, niemożliwe jest, abyś wiedział z góry, czego ta osoba będzie chciała na prezent i abyś mógł upewnić się, że wyślesz odpowiedni prezent.

„Teraz wyobraź sobie, że możesz zmienić to, co wysyłasz pierwszego dnia, na podstawie informacji z listy życzeń otrzymanej drugiego dnia. Nasza symulacja wykorzystuje manipulację splątaniem kwantowym, aby pokazać, jak można retroaktywnie zmienić swoje wcześniejsze działania, aby zapewnić, że ostateczny wynik będzie taki, jaki chcesz.”

Splątanie kwantowe to stan, w którym właściwości dwóch cząstek stają się ze sobą powiązane przed dokonaniem pomiaru. Pomiar właściwości jednej cząstki natychmiast określa uzupełniający stan drugiej, niezależnie od tego, jak daleko są od siebie.

Naukowcy byli nawet w stanie wpłynąć na właściwości jednej cząstki i obserwować jednoczesne zmiany w drugiej, pomimo znacznej odległości między nimi. To jest teleportacja kwantowa.

Praca zespołu wykorzystuje splątane cząstki nie tylko do teleportacji informacji przez przestrzeń fizyczną, ale również wstecz w czasie.

„W naszej propozycji eksperymentator splątuje dwie cząstki” – mówi fizyk Nicole Yunger Halpern z Narodowego Instytutu Standaryzacji i Technologii (NIST) oraz Uniwersytetu Marylandu. „Pierwsza cząstka jest następnie wysyłana do użycia w eksperymencie. Po uzyskaniu nowych informacji eksperymentator manipuluje drugą cząstką, aby efektywnie zmienić przeszły stan pierwszej cząstki, zmieniając wynik eksperymentu.”

Natura zamkniętej pętli czasowej nie pozwala na podróż w czasie i paradoksalne zabijanie dziadka, opierając się na prawdopodobieństwie zwanym postselekcją, która ogranicza pomiar oparty na ustawionych wydarzeniach.

Zespół nie twierdzi, że takie pętle istnieją. Teoria kwantowa, jak twierdzą, pozwala na symulację tych pętli, co z kolei może być wykorzystane przez splątanie.

Ich obliczenia pokazują, że pętla czasowa może być skutecznie wykorzystana tylko w 25 procentach przypadków, ale oznacza to, że jest ona testowalna w prawdziwym eksperymencie.

Ten eksperyment nie został jeszcze przeprowadzony, ale może być wykonany na dużą skalę poprzez splątanie ogromnej liczby fotonów – kwantów światła – i wykorzystanie symulacji podróży w czasie do zmiany ich stanów po ich wysłaniu w kierunku specjalnej kamery, z filtrem zaprojektowanym tylko do wykrywania fotonów z aktualnymi informacjami.

Wykrycie tych fotonów oznaczałoby, że symulacja zadziałała.

„Konieczność użycia filtra, aby nasz eksperyment działał, jest naprawdę gerująca” – mówi Arvidsson-Shukur. „Świat byłby bardzo dziwny, gdyby nasza symulacja podróży w czasie działała za każdym razem. Teoria względności i wszystkie teorie, na których budujemy nasze zrozumienie wszechświata, zostałyby wyrzucone przez okno.”

„Nie proponujemy maszyny podróży w czasie, ale raczej głębokiego zanurzenia się w podstawy mechaniki kwantowej. Te symulacje nie pozwalają ci wrócić i zmienić przeszłości, ale pozwalają ci tworzyć lepsze jutro, naprawiając wczorajsze problemy jeszcze dziś.”

Podsumowując, przedstawione badania opierają się na zaawansowanych konceptach z zakresu fizyki kwantowej, które pozwalają na matematyczną analizę hipotetycznych symulacji podróży w czasie. Naukowcy nie twierdzą, że podróże w czasie są możliwe w praktyce, ale ich prace pokazują, że istnieją teoretyczne możliwości manipulowania zdarzeniami w retrospekcji przy użyciu zjawisk kwantowych.

Eksperyment opisany w artykule jest jeszcze do przeprowadzenia, ale może dostarczyć cennych informacji na temat granic naszego zrozumienia fizyki kwantowej. Wyniki takiego eksperymentu mogą pomóc lepiej zrozumieć teorię kwantową i jej potencjalne zastosowania.

Warto podkreślić, że chociaż ten rodzaj badań może wydawać się abstrakcyjny, może przyczynić się do poszerzenia naszej wiedzy na temat fundamentalnych zasad przyrody i prowadzić do nowych odkryć w dziedzinie fizyki kwantowej. Jednak obecnie nie oznacza to, że podróże w czasie stają się rzeczywistością.

Źródło: Scence Alert