Ταξίδι στον Χρόνο: Καλό το Dark, αλλά τι ισχύει στην Κβαντική Φυσική;

Το ταξίδι στον Χρόνο έχει απασχολήσει και εξακολουθεί να απασχολεί την Ανθρωπότητα εδώ και πολλούς αιώνες, με τα παραδείγματα από την ποπ κουλτούρα να είναι…άπειρα (βλ. Dark, Back to the Future, Interstellar). Εκτός από τους συγγραφείς, τους κινηματογραφιστές και τους φιλόσοφους, το θέμα εξιτάρει και τους επιστήμονες, οι οποίοι προσπαθούν να δώσουν απαντήσεις με μια πιο λογική προσέγγιση.

Μία από τις τελευταίες έρευνες έρχεται από τους ερευνητές του Los Alamos National Laboratory, οι οποίοι δημοσίευσαν μια μελέτη σχετικά με τους κανόνες που ισχύουν στην Κβαντική Φυσική και τα συμπεράσματα τους είναι άκρως ενδιαφέροντα, αλλά και πολύ διαφορετικά από αυτά που φαντάζεται κανείς με τους κανόνες της Κλασικής Φυσικής.

Διαβάστε επίσης: Κατά πόσο είναι εφικτό το ταξίδι στο χρόνο;

Έχουμε ακούσει όλοι μας για το περίφημο φαινόμενο της πεταλούδας, δηλαδή ότι η κίνηση των φτερών μιας πεταλούδας σε ένα σύστημα θα μπορούσε να εκκινήσει μια αλληλουχία γεγονότων που θα οδηγήσουν σε κολοσσιαίες αλλαγές σε ένα άλλο σύστημα (π.χ. μια καταιγίδα ή έναν τυφώνα). Μια παραλλαγή αυτής της θεωρίας του χάους θα μπορούσε να γίνει σε ένα ταξίδι στον Χρόνο, υπό την έννοια ότι αν αλλάξεις κάτι μικρό στο παρελθόν, τότε το μέλλον μπορεί να διαμορφωθεί εντελώς διαφορετικά (βλ. Back to the Future). Στην περίπτωση της Κβαντικής Φυσικής δεν ισχύει κάτι τέτοιο, τουλάχιστον όχι σύμφωνα με τα όσα ισχυρίζονται οι ερευνητές.

Όπως αναφέρει ο Nikolai Sinitsyn, ένας εκ των ερευνητών,

Σε έναν κβαντικό υπολογιστή δεν υπάρχει κανένα πρόβλημα στην προσομοίωση της αντιστροφής του χρόνου (σ.σ. να γυρίζει ο χρόνος προς τα πίσω), επομένως, μπορούμε να δούμε ακριβώς τι συμβαίνει σε έναν πολύπλοκο κβαντικό κόσμο αν ταξιδέψουμε πίσω στο χρόνο, να προκαλέσουμε μια μικρή αλλαγή και να επιστρέψουμε πίσω στο σήμερα. Διαπιστώσαμε ότι ο κόσμος μας δεν είχε επηρεαστεί καθόλου από την αλλαγή, άρα δεν ισχύει το φαινόμενο της πεταλούδας, τουλάχιστον όχι στην κβαντομηχανική. Η έννοια του χάους στην Κλασική Φυσική και στη Κβαντική Φυσική πρέπει να αντιμετωπίζεται εντελώς διαφορετικά.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τον κβαντικό επεξεργαστή IBM-Q για να δημιουργήσουν ένα πολύπλοκο συστημα πολλών κβαντικών πυλών και να διενεργήσουν πειράματα αίτιου και αιτιατού στις δύο κατευθύνσεις του χρόνου (εμπρός και πίσω). Στην προσομοίωση τους έβαλαν στην εξίσωση δύο υποθετικούς ανθρώπους, την Alice και τον Bob, οι οποίοι φέρουν ο καθένας από ένα qubit πληροφορίας.

Στην υπόθεση τους, η Alice ετοιμάζει το δικό της qubit στο παρόν και το στέλνει πίσω στο χρόνο. Σε κάποια στιγμή στο παρελθόν, ο Bob αλληλεπιδρά με το qubit της Alice μετρώντας τις ιδιότητές του και στη συνέχεια το σύστημα επιστρέφει στον παροντικό χρόνο για να ελέγξει η Alice το qubit της. Με τους κανόνες της Κλασικής Φυσικής, το φαινόμενο της πεταλούδας υποδηλώνει ότι το qubit της Alice είναι συνδεδεμένο με τόσες πολλές μεταβλητές ώστε αυτή η μικρή αλληλεπίδραση του Bob να αλλάξει τελικά δραματικά την πληροφορία του στο παρόν. Στον κβαντικό κόσμο, όμως, η αλληλεπίδραση του Bob στο παρελθόν δεν άλλαξε σχεδόν τίποτα στην πληροφορία που ταξίδεψε πίσω στο μέλλον. Ισχύει μάλιστα το ακριβώς αντίθετο από την Κλασική Φυσική, υπό την έννοια ότι το qubit είναι τόσο συνδεδεμένο με διάφορες παραμέτρους που τελικά αυτές το προστατεύουν από το να αλλοιωθεί η πληροφορία που φέρει σε αυτό το ταξίδι στον χρόνο. Είναι ακόμη πιο παράξενο το γεγονός ότι όσο πιο μακριά στο παρελθόν ταξιδέψει το qubit, τόσο πιο πολύ προστατεύεται από αυτό το πολύπλοκο δίκτυο διασυνδέσεων με τις διάφορες άλλες παραμέτρους.

Διαβάστε επίσης: 10 λόγοι που τα ταξίδια στο χρόνο δεν είναι τόσο καλά όσο νομίζετε...

Η έρευνα μπορεί να μοιάζει σαν ένα χαβαλεδιάρικο πείραμα, ωστόσο, οι ερευνητές ισχυρίζονται πως μπορούν να κατανοήσουν πολλά πράγματα για τον κόσμο. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα που αναφέρουν είναι αυτό του ελέγχου της ποιότητας ενός κβαντικού υπολογιστή. Από τη στιγμή που δεν μπορεί να τρέξει μια τέτοια προσομοίωση ένας κλασικός επεξεργαστής, το συγκεκριμένο πείραμα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να δουν αν όντως ένας κβαντικός υπολογιστής λειτουργεί με βάση τις αρχές της Κβαντομηχανικής. Ένα άλλο παράδειγμα αφορά τη δημιουργία πρωτοκόλλου ασφαλείας για την προστασία των πληροφοριών σε έναν κβαντικό υπολογιστή: εάν κάποιο ποιο εξελιγμένο πρόγραμμα επιχειρήσει να “ανακατευτεί” με τις πληροφορίες των qubits, τότε το σύστημα θα μπορούσε να δημιουργεί αυτόματα μια πολύ πιο ισχυρή σύζευξη για να τα προστατεύσει.

Απλά και όμορφα, γιατί το Dark μας το ‘καψε εντελώς…

[via]