Cambridge utiliza simulaciones de viajes en el tiempo para resolver problemas «imposibles».

Los físicos han demostrado que los modelos simulados de viajes virtuales en el tiempo pueden resolver problemas experimentales que parecen imposibles de resolver utilizando la física estándar.

Si los jugadores, los inversores y los experimentadores cuantitativos pudieran doblar la flecha del tiempo, su ventaja sería mucho mayor y conduciría a resultados mucho mejores.

Investigadores de la Universidad de Cambridge han demostrado que manipulando el entrelazamiento (una característica de la teoría cuántica que hace que las partículas estén intrínsecamente conectadas) pueden simular lo que sucedería si uno pudiera viajar en el tiempo. De modo que los jugadores, los inversores y los experimentadores cuantitativos pueden, en algunos casos, cambiar retroactivamente sus acciones pasadas y mejorar sus resultados en el presente.

Simulaciones y bucles de tiempo.

Si las partículas pueden viajar hacia atrás en el tiempo es un tema controvertido entre los físicos, aunque los científicos lo han hecho. previamente Simulaciones de cómo se comportarían estos bucles espacio-temporales si realmente existieran. Al vincular su nueva teoría con la metrología cuántica, que utiliza la teoría cuántica para realizar mediciones extremadamente sensibles, el equipo de Cambridge ha demostrado que el entrelazamiento puede resolver problemas aparentemente imposibles. El estudio fue publicado el 12 de octubre en la revista. Cartas de revisión física.

«Imagínate que quieres enviarle un regalo a alguien: tienes que enviarlo el primer día para asegurarte de que llegue el tercer día», dijo el autor principal David Arvidsson-Shukur, del laboratorio de Hitachi en Cambridge. «Sin embargo, solo recibes la lista de deseos de esa persona el segundo día. Por lo tanto, en este escenario cronológico, es imposible saber de antemano qué querrá como regalo y asegurarte de enviar el regalo correcto.

«Ahora imagina que puedes cambiar lo que envías el primer día con información de la lista de deseos que recibiste el segundo día. Nuestra simulación utiliza manipulación de entrelazamiento cuántico para mostrar cómo puedes cambiar retroactivamente tus acciones pasadas para garantizar que el resultado final sea lo que deseas. desear.

Comprender el entrelazamiento cuántico

La simulación se basa en el entrelazamiento cuántico, que consiste en fuertes conexiones que las partículas cuánticas pueden compartir y que las partículas clásicas (aquellas gobernadas por la física cotidiana) no pueden hacer.

La peculiaridad de la física cuántica es que si dos partículas están lo suficientemente cerca entre sí para interactuar, pueden permanecer conectadas incluso cuando están separadas. Esta es la base Estadísticas cuantitativas Aprovechar las partículas del continuo para realizar cálculos demasiado complejos para las computadoras clásicas.

«En nuestra propuesta, un científico experimental entrelaza dos partículas», dijo la coautora Nicole Younger Halpern, investigadora del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y de la Universidad de Maryland. «La primera partícula luego se envía para su uso en el experimento. Al obtener nueva información, el experimentador manipula la segunda partícula para cambiar efectivamente el estado anterior de la primera partícula, cambiando el resultado del experimento.

«¡El efecto es fantástico, pero sólo ocurre una de cada cuatro veces!» dijo Arvidsson-Shukur. Es decir, la probabilidad de fracaso de la simulación es del 75%. Pero la buena noticia es que sabes si has fallado. Si nos atenemos a nuestra analogía del regalo, una de cada cuatro veces el regalo será el que deseas (por ejemplo un par de pantalones), y otra vez será un par de pantalones pero de la talla incorrecta, o del color incorrecto, o será una chaqueta”.

Aplicaciones prácticas y limitaciones.

Para darle relevancia técnica a su modelo, los teóricos lo vincularon a la ciencia de la medición cuantitativa. En un experimento de cuantificación común, se proyectan fotones (pequeñas partículas de luz) sobre una muestra de interés y luego se registran utilizando un tipo especial de cámara. Para que este experimento sea efectivo, los fotones deben prepararse de cierta manera antes de que lleguen a la muestra. Los investigadores han demostrado que incluso si aprenden a preparar mejor los fotones sólo después de que lleguen a la muestra, pueden utilizar simulaciones de viajes en el tiempo para cambiar retroactivamente los fotones originales.

Para afrontar la alta probabilidad de fallo, los teóricos proponen enviar una gran cantidad de fotones entrelazados, sabiendo que algunos de ellos acabarán portando la información correcta y actualizada. Luego usan un filtro para asegurarse de que los fotones correctos pasen a la cámara, mientras que el filtro rechaza el resto de los fotones «malos».

«Piense en nuestra analogía anterior sobre los regalos», dijo el coautor Aidan McConnell, quien realizó esta investigación mientras realizaba su maestría en el Laboratorio Cavendish en Cambridge, y ahora es estudiante de doctorado en ETH, Zurich. «Supongamos que enviar regalos es económico y podemos enviar varios paquetes el primer día. Al segundo día sabemos qué regalo deberíamos haber enviado. Cuando lleguen los paquetes al tercer día, uno de cada cuatro regalos será correctos y nosotros los elegimos”. Indicándole al destinatario qué envíos deben eliminarse.

«Que necesitáramos utilizar un candidato para que nuestro ensayo fuera exitoso es realmente muy tranquilizador», afirmó Arvidsson-Shukur. «El mundo sería muy extraño si las simulaciones de viajes en el tiempo funcionaran siempre. La relatividad y todas las teorías en las que basamos nuestra comprensión de nuestro universo quedarían fuera de lugar».

«No estamos proponiendo una máquina para viajar en el tiempo, sino más bien una inmersión profunda en los conceptos básicos de la mecánica cuántica. Esta simulación no le permite retroceder y cambiar su pasado, pero le permite crear un mañana mejor solucionando hoy los problemas de ayer. .”

Referencia: “Característica no clásica en metrología generada por simulación cuántica de curvas virtuales de tiempo cerrado” por David R. M. Arvidsson-Shukur, Aidan G. McConnell y Nicole Yunger Halpern, 12 de octubre de 2023, Cartas de revisión física.
doi: 10.1103/PhysRevLett.131.150202

Este trabajo fue apoyado por la Fundación Suecia Estadounidense, la Fundación Memorial Lars Herta, el Girton College y el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), parte de Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI).