ケンブリッジ大学は、タイムトラベル シミュレーションを使用して「不可能な」問題を解決します。

物理学者は、仮想タイムトラベルのシミュレートされたモデルが、標準的な物理学では解決できないと思われる実験問題を解決できることを示しました。

ギャンブラー、投資家、定量的実験家が時間の矢を曲げることができれば、彼らの優位性はさらに高まり、より良い結果がもたらされるでしょう。

ケンブリッジ大学の研究者らは、粒子を本質的に結合させる量子論の特徴であるもつれを操作することで、過去にタイムスリップできた場合に何が起こるかをシミュレーションできることを示した。 したがって、ギャンブラー、投資家、定量的実験家は、場合によっては、過去の行動を遡って変更し、現在の結果を改善することができます。

シミュレーションとタイムループ

粒子が時間を逆行できるかどうかは物理学者の間で物議を醸しているが、科学者たちはそうしている。 以前 これらの時空ループが実際に存在した場合にどのように動作するかをシミュレーションします。 ケンブリッジのチームは、新しい理論を量子理論を使用して非常に高感度な測定を行う量子計測に結び付けることで、もつれが一見不可能に見える問題を解決できることを示しました。 この研究は10月12日付けの雑誌に掲載された。 物理的なレビューレター。

「誰かに贈り物を送りたいと想像してみてください。3日目に確実に届くようにするには、初日に贈らなければなりません」と、日立製作所ケンブリッジ研究所の筆頭著者デイビッド・アルビッドソン・シュクル氏は言う。 「ただし、その人の欲しいものリストを受け取るのは 2 日目だけです。したがって、この時系列のシナリオでは、相手が贈り物として何を望んでいるのかを事前に知り、適切な贈り物を確実に送ることは不可能です。

「ここで、2 日目に受け取ったウィッシュリストの情報を使用して、1 日目に送信する内容を変更できると想像してください。私たちのシミュレーションでは、量子もつれ操作を使用して、過去の行動を遡及的に変更して、最終結果が意図したとおりであることを確認する方法を示しています。欲しい。

量子もつれを理解する

このシミュレーションは、量子もつれに依存しています。量子もつれは、量子粒子が共有できる強力な結合で構成されますが、日常の物理学によって支配される古典粒子には共有できません。

量子物理学の特徴は、2 つの粒子が相互作用するのに十分な距離にある場合、たとえ分離されていても接続を維持できることです。 これが基礎です 定量的統計 連続粒子を利用して、古典的なコンピューターには複雑すぎる計算を実行します。

「私たちの提案では、実験科学者が 2 つの粒子を絡め合わせています」と、共著者で米国標準技術研究所 (NIST) とメリーランド大学の研究者であるニコール ヤンガー ハルパーン氏は述べています。 「その後、最初の粒子が実験で使用するために送信されます。新しい情報を取得すると、実験者は 2 番目の粒子を操作して、最初の粒子の以前の状態を効果的に変更し、実験の結果を変えます。」

「効果はすごいけど、4回に1回しか起こらない！」 アルビドソン＝シュクル氏は語った。 つまり、シミュレーションが失敗する確率は 75% です。 しかし、良いニュースは、失敗したかどうかがわかるということです。 ギフトの例えに固執すると、4 回に 1 回のギフトはあなたが欲しいもの (たとえばパンツ) であり、別の場合はパンツですが、サイズが間違っていたり、色が間違っていたりすることになります。もしくはジャケットになるでしょう。」

実際の用途と制限

モデルに技術的な関連性を与えるために、理論家はそれを定量的測定の科学に関連付けました。 一般的な定量実験では、フォトン (小さな光の粒子) が対象のサンプルに照射され、特殊なタイプのカメラを使用して記録されます。 この実験を効果的に行うには、光子がサンプルに到達する前に特定の方法で準備する必要があります。 研究者らは、光子がサンプルに到達した後でのみ光子をより適切に準備する方法を学んだとしても、タイムトラベルシミュレーションを使用して元の光子を遡及的に変更できることを示した。

失敗の可能性が高いことに対処するために、理論家は、そのうちのいくつかが最終的に正確で更新された情報を運ぶことを知った上で、大量のもつれた光子を送信することを提案しています。 次に、フィルターを使用して正しいフォトンがカメラに通過することを確認し、フィルターは残りの「悪い」フォトンを拒否します。

「贈り物に関する先ほどの例えを考えてみてください」と共著者のエイダン・マコネル氏は語った。彼はケンブリッジのキャベンディッシュ研究所で修士号を取得中にこの研究を実施し、現在はチューリッヒ工科大学の博士課程の学生である。 「ギフトを送るのが安価で、初日にいくつかの荷物を送ることができるとします。2日目までに、どのギフトを送るべきかがわかります。3日目に荷物が到着するまでに、ギフトの4個に1個はプレゼントされるでしょう」どの荷物を処分する必要があるかを受取人に伝えることによって。

「裁判を成功させるために候補者を使う必要があったということは、実際に非常に心強いことです」とアルビッドソン＝シュクル氏は語った。 「もしタイムトラベルシミュレーションが毎回うまくいったら、世界は非常に奇妙なものになるだろう。相対性理論や、私たちが宇宙を理解する基礎となるすべての理論は窓の外に消えてしまうだろう。」

「私たちはタイムトラベルマシンを提案しているのではなく、むしろ量子力学の基礎を深く掘り下げています。このシミュレーションでは過去に戻って過去を変えることはできませんが、昨日の問題を今日解決することでより良い明日を作り出すことができます」 」

参考文献: 「閉時間仮想曲線の量子シミュレーションによって生成された計測学の非古典的特徴」、David R. M. Arvidsson-Shukur、Aidan G. McConnell、Nicole Yunger Halpern 著、2023 年 10 月 12 日、 物理的なレビューレター。
土井: 10.1103/PhysRevLett.131.150202

この研究は、アメリカ スウェーデン財団、ラース ヘルタ記念財団、ガートン大学、英国研究イノベーション (UKRI) の一部である工学物理科学研究評議会 (EPSRC) の支援を受けました。