Ученые смоделировали путешествие во времени

Ученые смоделировали путешествие во времени при помощи квантового компьютера

Если коснуться темы путешествий во времени, то в современном научном сообществе имеется целый ряд предположений и теорий. С одного краю этого ряда стоит теория, которую можно охарактеризовать известным всем термином "эффект бабочки". Согласно этой теории все во Вселенной представляет собой тесное переплетение причинно-следственных связей и событий, и даже малейшие изменения в прошлом, сделанные путешественником во времени, должны привести к большим, даже можно сказать кардинальным, изменениям в настоящем, что является причиной так называемых временных парадоксов.

Наиболее яркими примерами данной теории являются научно-фантастические фильмы "Назад в будущее /Back to the Future" и "И грянул гром /A Sound of Thunder", снятый по мотивам одноименного рассказа Рея Бредберри.


На другом конце ряда теорий о путешествиях во времени стоит теория, утверждающая, что наша Вселенная обладает могучими возможностями по саморегуляции и самовосстановлению. Вся череда произошедших событий уже четко определена и никакие изменения в прошлом не могут затронуть настоящее. Демонстрацией такого принципа является серия научно-фантастических фильмов "Мстители /Avengers", особенно самый последний фильм серии "Avengers: Endgame". Герои этих фильмов беспрепятственно проникали в прошлое, спасали там своих друзей, не разрушая своими действиями настоящее и будущее. А Вселенная сама исправляла возникающие при этом временные парадоксы.

К сожалению, никто не может сейчас прыгнуть в машину времени и провести проверку той или иной теории. Но, исследователи из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе смогли получить некоторые ответы, используя квантовый симулятор путешествия во времени, построенный в недрах квантового компьютера IBM-Q. И, согласно полученным данным, верной является вторая из озвученных выше теорий, по крайней мере, на уровне квантовых путешествий во времени.

"Только квантовый компьютер, использующий причуды квантовой механики, позволяет нам увидеть, что произойдет в мире сложной квантовой системы, если вернуться назад во времени, вмешаться в состояние этой системы и вернуться назад. К сожалению, такой трюк невозможно провернуть на обычном компьютере любой вычислительной мощности" - пишут исследователи, - "И мы нашли, что состояние квантовой системы не изменилось при таком временном вмешательстве, что говорит о том, что "эффект бабочки" никак не проявляется на квантовом уровне".

Основой созданной в недрах квантового компьютера системы являются два квантовых бита, кубита, которые условно можно назвать именами Эллис и Боб. Эти кубиты связаны между собой цепочками квантовых цепей, которые как раз и позволяют производить перемещения во времени, используя, скорее всего, известный принцип неопределенности.



В начале эксперимента кубит Эллис устанавливается в определенное квантовое состояние, которое "отсылается в прошлое". В какой-то из моментов в прошлом, при помощи кубита Боб производятся измерения состояния кубита Эллис, что, по всем канонам квантовой механики, должно разрушить его хрупкое квантовое состояние. И когда вся система возвращается из прошлого в настоящее, используя естественное течение времени, то кубит Эллис проверяет свое состояние на предмет его соответствия установленному.

Если бы теория "эффекта бабочки" была верна, то состояние кубита Эллис, вернувшегося из путешествия во времени, должно было отличаться от состояния, установленного до путешествия. Но, множество проведенных экспериментов показали, что состояние кубита Эллис возвращается практически невредимым и содержит записанную в него квантовую информацию. Некоторые догадки натолкнули ученых на идею о том, что квантовая информация, записанная в кубит, сразу "обрастает корнями" квантовых корреляций, уходящих в глубокое прошлое. И эта паутина квантовых связей не может быть легко разрушена "актом вандализма" в исполнении кубита Боб.

Также ученые заметили парадокс - чем дальше назад во времени путешествует кубит Эллис, тем меньше повреждений квантового состояния он получает от вмешательства Боба. По все видимости, чем дальше во времени перемещается кубит, тем большую и более прочную паутину восстанавливающих его квантовых корреляций он создает при этом. "Тем самым мы выяснили, что понятие теории хаоса в классической физике и в квантовой механике кардинально отличаются друг от друга" - пишут исследователи.

И в заключение следует отметить, что данные эксперименты являются чем-то большим, нежели забавой для ученых. Во-первых, подобный эксперимент является весьма строгим тестом для квантовых компьютеров, который подтверждает, что эти компьютеры действительно работают, используя принципы квантовой механики. Во-вторых, подобные принципы "квантовых путешествий во времени" могут быть реализованы в протоколах защиты информации следующих поколений. Эти протоколы будут хранить защищаемую информацию в прошлом, восстанавливая ее по мере необходимости за счет "паутины" сильных квантовых корреляций, и это сделает информацию недоступной для злоумышленников, которые находятся в настоящем.

источники
https://newatlas.com/physics/quantum-time-travel-simulator-butterfly-effect/