Wissenschaftler haben Zeitreisen mit einem Quantencomputer simuliert.
Wenn wir das Thema Zeitreisen ansprechen, dann gibt es in der modernen wissenschaftlichen Gemeinschaft eine Reihe von Annahmen und Theorien. An einem Ende dieser Reihe steht eine Theorie, die durch den bekannten Begriff „Schmetterlingseffekt“charakterisiert werden kann. Nach dieser Theorie ist alles im Universum eine enge Verflechtung von Ursache-Wirkungs-Beziehungen und -Ereignissen, und selbst die kleinsten Änderungen, die ein Zeitreisender in der Vergangenheit vorgenommen hat, sollten zu großen, man könnte sogar als Kardinaländerungen in der Gegenwart führen, die die Ursache für die sogenannten Zeitparadoxien sind …
Die auffälligsten Beispiele für diese Theorie sind die Science-Fiction-Filme "Back to the Future" und "A Sound of Thunder", die auf der gleichnamigen Geschichte von Ray Bradberry basieren.
Am anderen Ende der Reihe von Zeitreisetheorien steht die Theorie, dass unser Universum über starke Selbstregulierungs- und Selbstheilungskräfte verfügt. Die gesamte Reihe der Ereignisse, die stattgefunden haben, ist bereits klar definiert, und keine Änderungen in der Vergangenheit können die Gegenwart beeinflussen. Die Avengers-Reihe von Science-Fiction-Filmen, insbesondere der neueste Film in der Avengers: Endgame-Reihe, veranschaulicht dieses Prinzip. Die Helden dieser Filme drangen frei in die Vergangenheit ein, retteten dort ihre Freunde, ohne mit ihren Handlungen die Gegenwart und die Zukunft zu zerstören. Und das Universum selbst korrigierte die in diesem Fall auftretenden vorübergehenden Paradoxien.
Leider kann jetzt niemand mehr in eine Zeitmaschine springen und diese oder jene Theorie testen. Forscher des Los Alamos National Laboratory konnten jedoch mithilfe eines im IBM-Q-Quantencomputer integrierten Quantenzeitreisesimulators einige Antworten erhalten. Und gemäß den erhaltenen Daten ist die zweite der oben geäußerten Theorien zumindest auf der Ebene der Quantenzeitreise korrekt.
„Nur ein Quantencomputer, der die Macken der Quantenmechanik nutzt, ermöglicht es uns zu sehen, was in der Welt eines komplexen Quantensystems passieren wird, wenn wir in der Zeit zurückgehen, in den Zustand dieses Systems eingreifen und zurückgehen. Leider kann ein solcher Trick auf einem herkömmlichen Computer mit keiner Rechenleistung ausgeführt werden ", schreiben die Forscher. Niveau ".
Das in den Tiefen eines Quantencomputers erstellte System basiert auf zwei Quantenbits, Qubits, die üblicherweise als Ellis und Bob bezeichnet werden können. Diese Qubits sind durch Ketten von Quantenschaltungen miteinander verbunden, die es Ihnen nur ermöglichen, sich zeitlich zu bewegen, wobei höchstwahrscheinlich das bekannte Prinzip der Unsicherheit angewendet wird.
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Zu Beginn des Experiments wird das Ellis-Qubit in einen bestimmten Quantenzustand versetzt, der "in die Vergangenheit zurückgeschickt" wird. Irgendwann in der Vergangenheit wird der Zustand des Ellis-Qubits mit Hilfe des Bob-Qubits gemessen, das nach allen Kanonen der Quantenmechanik seinen fragilen Quantenzustand zerstören sollte. Und wenn das gesamte System unter Verwendung des natürlichen Zeitflusses von der Vergangenheit in die Gegenwart zurückkehrt, überprüft das Ellis-Qubit seinen Zustand auf Übereinstimmung mit dem etablierten.
Wenn die Theorie des Schmetterlingseffekts korrekt wäre, müsste sich der Zustand des Ellis-Qubits, der von der Zeitreise zurückkehrt, von dem Zustand unterscheiden, der vor der Reise festgelegt wurde. Viele Experimente haben jedoch gezeigt, dass der Zustand des Ellis-Qubits nahezu unversehrt zurückkehrt und darin aufgezeichnete Quanteninformationen enthält. Einige Vermutungen veranlassten Wissenschaftler zu der Idee, dass die in einem Qubit aufgezeichneten Quanteninformationen sofort "Wurzeln" von Quantenkorrelationen bilden, die bis in die tiefe Vergangenheit zurückreichen. Und dieses Netz von Quantenverbindungen kann nicht leicht durch "Vandalismus" des Bob-Qubits zerstört werden.
Wissenschaftler bemerkten auch ein Paradoxon - je weiter Ellis 'Qubit zurückliegt, desto weniger Schaden nimmt der Quantenzustand an, den er durch Bobs Interferenz erhält. Je weiter sich ein Qubit zeitlich bewegt, desto größer und dauerhafter wird es in diesem Fall. "So haben wir herausgefunden, dass sich das Konzept der Chaostheorie in der klassischen Physik und in der Quantenmechanik grundlegend voneinander unterscheidet", schreiben die Forscher.
Schließlich ist anzumerken, dass diese Experimente für Wissenschaftler mehr als Spaß machen. Erstens ist ein solches Experiment ein sehr strenger Test für Quantencomputer, der bestätigt, dass diese Computer tatsächlich nach den Prinzipien der Quantenmechanik arbeiten. Zweitens können ähnliche Prinzipien der "Quantenzeitreise" in Informationssicherheitsprotokollen der nächsten Generationen implementiert werden. Diese Protokolle speichern geschützte Informationen in der Vergangenheit und stellen sie bei Bedarf mithilfe eines "Netzes" starker Quantenkorrelationen wieder her. Dadurch werden die Informationen für Eindringlinge in der Gegenwart unzugänglich.