Pesquisadores da Universidade de Cambridge usaram o emaranhamento quântico para simular um cenário semelhante a uma viagem no tempo para trás. Isto permite que procedimentos anteriores sejam alterados retrospectivamente, o que pode melhorar os resultados atuais.
Os físicos demonstraram que modelos simulados de viagens virtuais no tempo podem resolver problemas experimentais que parecem impossíveis de resolver usando a física padrão.
Se os jogadores, investidores e experimentalistas quantitativos conseguissem dobrar a flecha do tempo, a sua vantagem seria muito maior, levando a resultados muito melhores.
“Não estamos propondo uma máquina de viagem no tempo, estamos propondo um mergulho profundo nos fundamentos da mecânica quântica.” – David Arvidsson-Shukur
Pesquisadores da Universidade de Cambridge mostraram que, ao manipular o emaranhamento – uma característica da teoria quântica que torna as partículas intrinsecamente conectadas – eles podem simular o que aconteceria se alguém pudesse viajar de volta no tempo. Assim, os jogadores, investidores e experimentalistas quantitativos podem, em alguns casos, alterar retroativamente as suas ações passadas e melhorar os seus resultados no presente.
Simulações e loops temporais
Se as partículas podem viajar para trás no tempo é um tema controverso entre os físicos, embora os cientistas o tenham feito. anteriormente Simulações de como esses loops de espaço-tempo se comportariam se realmente existissem. Ao ligar a sua nova teoria à metrologia quântica, que utiliza a teoria quântica para fazer medições extremamente sensíveis, a equipa de Cambridge mostrou que o emaranhamento pode resolver problemas aparentemente impossíveis. O estudo foi publicado em 12 de outubro na revista Cartas de revisão física.
“Imagine que você queira enviar um presente a alguém: você tem que enviá-lo no primeiro dia para garantir que ele chegue no terceiro dia”, disse o autor principal David Arvidsson-Shukur, do laboratório da Hitachi em Cambridge. “No entanto, você só recebe a lista de desejos daquela pessoa no segundo dia. Portanto, nesse cenário cronológico, é impossível você saber com antecedência o que ela vai querer de presente e garantir que enviará o presente certo.
“Agora imagine que você poderia mudar o que enviou no primeiro dia com informações da lista de desejos que recebeu no segundo dia. Nossa simulação usa manipulação de emaranhamento quântico para mostrar como você pode alterar retroativamente suas ações passadas para garantir que o resultado final seja o que você deseja. querer.
Compreendendo o emaranhado quântico
A simulação baseia-se no emaranhamento quântico, que consiste em fortes conexões que as partículas quânticas podem compartilhar, e que as partículas clássicas – aquelas governadas pela física cotidiana – não podem fazer.
A peculiaridade da física quântica é que se duas partículas estiverem próximas o suficiente uma da outra para interagir, elas podem permanecer conectadas mesmo quando separadas. Esta é a base Estatísticas quantitativas Aproveitar partículas contínuas para realizar cálculos muito complexos para computadores clássicos.
“Em nossa proposta, um cientista experimental emaranha duas partículas”, disse a coautora Nicole Younger Halpern, pesquisadora do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e da Universidade de Maryland. “A primeira partícula é então enviada para uso no experimento. Ao obter novas informações, o experimentalista manipula a segunda partícula para efetivamente alterar o estado anterior da primeira partícula, alterando o resultado do experimento.
“O efeito é ótimo, mas só acontece uma em cada quatro vezes!” Arvidsson-Shukur disse. Ou seja, a probabilidade de falha da simulação é de 75%. Mas a boa notícia é que você sabe se falhou. Se nos atermos à nossa analogia do presente, uma em cada quatro vezes o presente será o que você deseja (por exemplo, um par de calças), e outra vez será um par de calças, mas do tamanho errado ou da cor errada, ou será uma jaqueta.”
Aplicações práticas e limitações
Para dar relevância técnica ao seu modelo, os teóricos o vincularam à ciência da medição quantitativa. Em um experimento de quantificação comum, fótons – pequenas partículas de luz – brilham sobre uma amostra de interesse e depois são registrados usando um tipo especial de câmera. Para que este experimento seja eficaz, os fótons devem ser preparados de uma determinada maneira antes de chegarem à amostra. Os pesquisadores mostraram que, mesmo que aprendam a preparar melhor os fótons somente depois que eles atingirem a amostra, eles poderão usar simulações de viagem no tempo para alterar retroativamente os fótons originais.
Para enfrentar a alta probabilidade de falha, os teóricos propõem o envio de um grande número de fótons emaranhados, sabendo que alguns deles acabarão por carregar a informação correta e atualizada. Eles então usam um filtro para garantir que os fótons corretos passem para a câmera, enquanto o filtro rejeita o restante dos fótons “ruins”.
“Pense na nossa analogia anterior sobre presentes”, disse o co-autor Aidan McConnell, que conduziu esta investigação enquanto fazia o seu mestrado no Laboratório Cavendish em Cambridge, e é agora estudante de doutoramento na ETH, Zurique. “Suponhamos que enviar presentes seja barato e que possamos enviar vários pacotes no primeiro dia. No segundo dia saberemos qual presente deveríamos ter enviado. Quando os pacotes chegarem no terceiro dia, um em cada quatro presentes será correto, e nós os escolhemos.” Informando ao destinatário quais remessas precisam ser descartadas.
“O facto de precisássemos de utilizar um candidato para tornar o nosso ensaio bem-sucedido é, na verdade, muito reconfortante”, disse Arvidsson-Shukur. “O mundo seria muito estranho se as simulações de viagem no tempo funcionassem sempre. A relatividade e todas as teorias nas quais baseamos a nossa compreensão do nosso universo seriam jogadas fora pela janela.”
“Não estamos propondo uma máquina de viagem no tempo, mas sim um mergulho profundo nos fundamentos da mecânica quântica. Esta simulação não permite que você volte e mude seu passado, mas permite que você crie um amanhã melhor, resolvendo hoje os problemas de ontem .”
Referência: “Recurso não clássico em metrologia gerado por simulação quântica de curvas virtuais em tempo fechado” por David R. M. Arvidsson-Shukur, Aidan G. McConnell e Nicole Yunger Halpern, 12 de outubro de 2023, Cartas de revisão física.
doi: 10.1103/PhysRevLett.131.150202
Este trabalho foi apoiado pela American Sweden Foundation, pela Lars Herta Memorial Foundation, pelo Girton College e pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas (EPSRC), parte da Pesquisa e Inovação do Reino Unido (UKRI).
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