Bạn đã bao giờ ước mình có thể quay ngược thời gian và thay đổi quyết định của mình chưa? Giá như kiến thức của ngày hôm nay có thể quay ngược thời gian cùng chúng ta thì chúng ta có thể thay đổi hành động của mình để có lợi cho mình. Hiện tại, việc du hành thời gian như vậy chỉ là chuyện hư cấu, nhưng ba nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng bằng cách điều khiển sự vướng víu lượng tử, ít nhất người ta có thể thiết kế các thí nghiệm mô phỏng nó.
Viết vào Physical Review Letters, David Arvidsson-Shukur của Phòng thí nghiệm Hitachi Cambridge, Vương quốc Anh; Aidan McConnell của Đại học Cambridge, Vương quốc Anh; Và Nicole Yunger Halpern của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) và Đại học Maryland đề xuất một cơ cấu trong đó một nhà thực nghiệm gửi thông tin quay ngược thời gian để có hiệu lực hồi tố – trên thực tế – thay đổi hành động của họ theo cách tạo ra những phép đo tối ưu. Điều thú vị là, bộ ba tiết lộ rằng việc du hành thời gian mô phỏng như vậy trong các hệ vướng víu có thể tạo điều kiện thuận lợi cho những lợi thế vật lý mà không thể đạt được trong các hệ thống thuần túy cổ điển.
Khoa học đo lượng tử
Trong khi việc du hành ngược thời gian thực sự chỉ là giả thuyết thì các phiên bản cơ học lượng tử đã được đề xuất và mô phỏng thực nghiệm. Một thành phần quan trọng của những mô phỏng này là dịch chuyển tức thời, trong đó trạng thái từ bước trung gian của thử nghiệm được gửi trở lại điểm bắt đầu một cách hiệu quả. Để thực hiện được điều này, các quốc gia phải có sự ràng buộc. Nói cách khác, chúng phải chia sẻ một loại kết nối lượng tử phát sinh giữa hai (hoặc nhiều) hạt sao cho trạng thái của một hạt không thể được xác định độc lập với (các) hạt kia.
Vì những mô phỏng du hành thời gian này dựa trên cơ học lượng tử nên chúng cho phép các nhà nghiên cứu đặt những câu hỏi có ý nghĩa về bản chất và lợi thế, nếu có, của các hệ lượng tử. Trong nghiên cứu mới, Arvidsson-Shukur, McConnell và Yunger Halpern làm được điều đó bằng cách nghiên cứu những lợi ích mà mô phỏng du hành ngược thời gian có thể mang lại cho đo lường lượng tử – một lĩnh vực vật lý sử dụng cơ học lượng tử để thực hiện các phép đo có độ chính xác cao.
Một bài toán đo lường lượng tử điển hình liên quan đến việc ước tính một số thông số chưa biết của một hệ thống hoặc quá trình bằng cách sử dụng các đầu dò cơ học lượng tử. Sau khi các đầu dò được chuẩn bị và chế tạo để tương tác với hệ thống, cách chuyển đổi trạng thái của đầu dò sẽ mã hóa thông tin về tham số chưa biết. Mục tiêu là tìm hiểu càng nhiều thông tin càng tốt cho mỗi thăm dò.
Đo lường sau chọn lọc có thể hỗ trợ việc này. Trong quá trình này, nhà thực nghiệm thực hiện một phép đo và sau đó, tùy thuộc vào kết quả, chọn đưa vào hoặc loại trừ một số kết quả thử nghiệm nhất định khỏi phân tích. Điều này tập trung thông tin học được trên mỗi đầu dò.
Trước đây, Arvidsson-Shukur, Yunger Halpern và cộng tác viên của họ chứng minh rằng trong một hệ lượng tử, việc chọn trạng thái thăm dò đầu vào tối ưu có thể cho phép nhà thực nghiệm thu được nhiều thông tin trên mỗi đầu dò hơn mức có thể theo cách cổ điển. Tuy nhiên, thông thường, nhà thực nghiệm chỉ biết được trạng thái đầu vào nào là tối ưu sau khi xảy ra tương tác. Trong một kịch bản không có du hành thời gian, điều này là không tốt.
Ưu điểm của du hành thời gian mô phỏng
Tuy nhiên, nếu nhà thực nghiệm dịch chuyển ngược thời gian trạng thái đầu vào tối ưu thông qua thao tác vướng víu, thì bộ ba cho thấy rằng điều này có thể tạo ra những lợi thế vận hành mới. Trong đề xuất của họ, một nhà thực nghiệm chuẩn bị một cặp bit lượng tử hoặc qubit vướng víu tối đa, được gọi là A và C, cộng thêm một qubit bổ sung làm đầu dò. Mục đích là để đo cường độ của một tương tác chưa biết bằng cách sử dụng đầu dò. Ban đầu, nhà thực nghiệm không biết về trạng thái đầu vào tối ưu cho A. Ở bước đầu tiên, đầu dò và qubit A tương tác với nhau. Thông tin về tham số tương tác chưa biết được mã hóa ở trạng thái của đầu dò. Tuy nhiên, ở bước trung gian, nhà thực nghiệm đo trạng thái của qubit A. Phép đo này tiết lộ thông tin về trạng thái tối ưu vẫn chưa được biết đến.
Tiếp theo, nhà thực nghiệm sử dụng thông tin này để chuẩn bị một qubit phụ D ở trạng thái tối ưu này. Sau đó, họ đo trạng thái khớp của qubit C và D. Nếu trạng thái khớp này không khớp với trạng thái khớp ban đầu của A và C, phép đo sẽ bị loại khỏi phân tích. Điều này chọn ra một cách hiệu quả các trường hợp trong đó trạng thái D được chuẩn bị tối ưu dịch chuyển sang trạng thái ban đầu của qubit A. Dịch chuyển tức thời ngụ ý rằng khi nhà thực nghiệm đo đầu dò, họ ghi lại mức thu được thông tin tối ưu mặc dù ban đầu họ không chuẩn bị đầu dò ở trạng thái tối ưu .
Hướng dẫn steampunk về vật lý lượng tử
Trong quá trình thí nghiệm, người thực nghiệm sẽ loại bỏ nhiều phép đo không khớp. Điều đó có vẻ tốn kém. Tuy nhiên, các phép đo mà nhà thực nghiệm lưu giữ – những phép đo mà dịch chuyển tức thời thành công – có mức thu được thông tin cao trên mỗi đầu dò. Nhìn chung, thông tin thu được từ một số thăm dò tối ưu sẽ lớn hơn những mất mát khi được tổng hợp qua nhiều thử nghiệm.
Việc du hành thời gian có khả thi về mặt vật lý hay không vẫn còn được tranh luận. Tuy nhiên, các nhà thực nghiệm có thể sử dụng cơ học lượng tử và mô phỏng du hành thời gian trong phòng thí nghiệm để thực hiện các phép đo chính xác hơn. Như Arvidsson-Shukur, McConnell và Yunger Halpern kết luận trong bài báo của họ, “Mặc dù mô phỏng [du hành thời gian] không cho phép bạn quay ngược và thay đổi quá khứ của mình, nhưng chúng cho phép bạn tạo ra một ngày mai tốt đẹp hơn bằng cách khắc phục các vấn đề của ngày hôm qua.”
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://physicsworld.com/a/simulations-of-time-travel-send-quantum-metrology-back-to-the-future/
