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Pesquisadores da Universidade de Queensland dobraram para baixo sobre a questão de se a mecânica quântica pode exibir comportamentos "viagem no tempo", produzindo uma simulação de viagem no tempo através de um único fóton seguindo uma "curva tipo tempo fechada" (CTC).
Não, não é, na verdade, a viagem no tempo. Pelo contrário, a UQ trabalho é olhar para o que podemos prever sobre sistemas quânticos se a viagem no tempo já não existe, com base no comportamento de uma forma muito simples computador quântico de dois fótons.
(CTCs na verdade, não existe, até agora, como temos observado, eles são apenas previsões das equações de campo da relatividade geral -. Tornando-os um interessante campo de estudo para os físicos)
Os boffins UQ têm produzido uma simulação de dois fótons projetado para não executar "viagem no tempo", mas para tentar previsões de teste do que acontece com a mecânica quântica se um quantum poderia ser induzido a atravessar uma CTC. Acontece que as coisas que estamos acostumados na mecânica quântica no intervalo mundo não-relativista "de maneiras muito interessantes", como professor UQ Andrew White disse ao The Register.
O trabalho está publicado na revista Nature, aqui .
As "condições adequadas" para obter um quantum de percorrer uma CTC não são susceptíveis de existir tão cedo: Branca disse que tínhamos necessidade de colocar sistemas quânticos na presença de efeitos "fortemente relativista" como estar perto de buracos negros - e assim agora, essas condições não foram encontrados na Terra.
Em vez disso, "o tempo de viagem foi simulado usando um segundo fóton para jogar a parte do passado encarnação do tempo viajando fóton", de acordo com a Universidade de Queensland, estudante de doutorado Martin Ringbauer.
Como isso se demonstrar a viagem no tempo? De acordo com o orador, Ringbauer disse, a equivalência matemática entre dois de viagem no tempo "casos" diferentes é a chave.
No primeiro caso, o fotão viaja através de uma fenda; mas, no segundo caso, o segundo fotão "percorre normais espaço-tempo, mas interage com outro fotão que é preso dentro de um CTC para sempre". O segundo caso, segundo ele, é o equivalente matemático do primeiro em termos de mecânica quântica - por isso permite estudo do "caso wormhole".
Como simular a viagem no tempo
Para desvendar tudo isso, professor White explicou a Vulture do Sul, que desde o final dos anos 1980, os físicos quânticos têm perguntado o que aconteceria se quanta, ao invés de objetos "escala clássica", encontraram-se em CTCs.
Quer uma máquina do tempo? Em primeiro lugar, pegar o seu buraco de minhoca. Imagem: Martin Ringbauer
Isso pode ser testado de duas maneiras, ele disse: já que a mecânica quântica trabalha com probabilidades, você pode criar uma experiência "de modo que o que vai para a máquina do tempo tem as mesmas probabilidades como o que sai".
Ou, já que a mecânica quântica prevê funções de onda de quanta, você poderia ver se a função de onda que sai da "máquina do tempo" corresponde a função de onda vai dentro
É o segundo tipo, o jogo função de onda ao longo do tempo por um único quantum (previsto pelo físico David Deutsch, disse White), que procurou testar.
O kit que eles usaram é familiar em qualquer laboratório universitário computação quântica. Brilhando um laser brilhante através de cristais não-lineares, o laboratório gerados pares de fótons, que foram passados através de um portão que nos prende óptica linear. As medições são feitas então por (mais uma vez) módulos familiares de contagem de fótons individuais.
Normalmente, disse White, se os fótons estão em estados afastados 90 ° eles são fáceis de distinguir, mas a 45 ° entre si eles são quase impossíveis de distinguir. No entanto, através da aplicação da "máquina do tempo" de "equivalência da Deutsche" para os pares de fótons, "fomos capazes de distinguir os estados a 45 ° de cada vez."
As implicações do trabalho são, provavelmente, esotérico, por enquanto, disse White. Por exemplo, o que eles têm sido capazes de demonstrar é que, na presença de uma máquina do tempo, o teorema "no-clonagem" que impede a cópia perfeita de estados quânticos quebra.
No-clonagem é parte da base da criptografia quântica (você não pode copiar o estado do quantum que está carregando uma chave de Alice para Bob, sem destruir o estado que você copiar e deixar Alice e Bob sabe que você está lá), como bem como a computação quântica.
Em outras palavras, na presença de fortes efeitos relativísticos, disse White, cripto quântica, computação quântica - e incerteza teorema de Heisenberg, a não ser este pobre corte não entendo muito bem por que - podem quebrar.
Como já mencionado, os seres humanos não são susceptíveis de encontrar suficientemente fortes campos relativísticos em breve. White observou que uma das sugestões para a criação de uma curva tipo tempo fechada seria conseguir três buracos negros, alinhá-los e iniciá-los girar.
Portanto, a nossa criptografia quântica é seguro, por enquanto, pelo menos. ®
* Bootnote: Na verdade, a causalidade também é seguro. Mas por que desperdiçar uma chance de uma sub-manchete divertido?
Causalidade é uma coisa engraçada em sistemas quânticos. Mesmo que a relatividade geral não proíbe o tempo de viagem em um nível macro, o "paradoxo do avô" (matando seu próprio avô para que você não nasceu para que você não pode matar o seu avô) parece sugerir que não pode acontecer.
Quanta pode existir em superposições de estados, o que diminui consideravelmente o problema: você pode, de forma análoga, tanto matar seu avô e não matar seu avô. No paradoxo de causalidade que se preocupar! ®
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