Umsatzzeit! Quantenzeitmaschinen gibt es tatsächlich bereits. Sie funktionieren in beide Richtungen und können keine Menschen befördern.

Wenn Ihnen jemand sagen würde, dass es jetzt eine Zeitmaschine gibt oder eine, die in beide Richtungen senden und Vergangenheit und Zukunft umdrehen kann, würden Sie das glauben?

Tatsächlich wird diese „Zeitmaschine“ seit vielen Tagen in Wissenschaftlerlaboren untersucht, doch ihre Passagiere sind keine Menschen, sondern Partikel.

Genauer gesagt Photonen. Genauso wie sich Menschen in Werwölfe verwandeln, verwandeln sich Werwölfe in Menschen. In einem sorgfältig entworfenen Schaltkreis verhalten sich diese Photonen wie die Zeit, die in Quantenkombinationen vorwärts und rückwärts fließt.

Sonja Franke-Arnold, Quantenphysikerin an der Universität Glasgow in Schottland, sagte: „Zum ersten Mal in der Geschichte haben wir eine Maschine, die wie eine Zeitreise in beide Richtungen funktioniert.

Leider für die Wissenschaft.“ Fiction-Fans, diese Geräte haben nichts mit dem DeLorean von 1982 zu tun, das von zwei unabhängigen Teams in China und Österreich durchgeführt wurde. Nur die Photonen flogen durch die Schaltung Darüber hinaus diskutieren Forscher immer noch darüber, ob dieser „Pfeilwechsel“ real oder simuliert ist.

Dieses rätselhafte Phänomen könnte jedoch zur Entstehung neuer Quantentechnologien führen.

​Das Konzept der Zeit untergraben

Vor zehn Jahren erkannten Physiker erstmals, dass die seltsamen Regeln der Quantenmechanik das allgemeingültige Konzept von „Zeit“ auf den Kopf stellten.

Das ist es. Wenn Sie nach einem Partikel suchen, entdecken Sie ihn immer an einem einzelnen, punktförmigen Ort.

Aber bevor es gemessen wird, verhält sich ein Teilchen eher wie eine Welle und manifestiert sich als „Wellenfunktion“, die sich auf mehreren Wegen ausbreitet und vibriert. In diesem unbestimmten Zustand existieren die Teilchen in einem Quantenzustand möglicher Positionen, der als „Überlagerung“ bezeichnet wird.

In einem 2013 veröffentlichten Artikel schlugen der Physiker Giulio Chiribella, jetzt an der Universität Hongkong, und andere einen Schaltkreis vor, der Ereignisse in eine chronologische Reihenfolge bringen kann. Bei der Überlagerung geht dies einen Schritt weiter als die Überlagerung von Positionen im Raum .

Vier Jahre später demonstrierten Rubino und ihre Kollegen diese Idee direkt experimentell. Sie schickten ein Photon in die Überlagerung zweier Pfade:

Auf einem Pfad erlebte das Photon Ereignis A und dann Ereignis B, und auf dem anderen Pfad erlebte es Ereignis B und dann Ereignis A. In gewisser Weise schien jedes Ereignis ein anderes Ereignis zu verursachen, ein Phänomen, das als unbestimmte Kausalität bekannt wurde.

Chibela und seine Kollegen begnügten sich nicht damit, im Laufe der Zeit nur die Reihenfolge der Ereignisse zu stören, sondern konzentrierten sich als Nächstes auf die Laufrichtung bzw. den Pfeil der Zeit selbst. Sie suchen nach einem Quanteninstrument, in dem die Zeit in eine Überlagerung von der Vergangenheit zur Zukunft und umgekehrt eintritt – ein unbestimmter Zeitpfeil.

Um dies zu erreichen, erkannten die Forscher, dass sie ein System brauchten, das gegensätzliche Veränderungen bewirken kann, wie ein Metronom, dessen Arme nach links oder rechts schwingen können.

Sie stellen sich vor, ein solches System in einen Zustand der Überlagerung zu versetzen, wie ein Musiker, der gleichzeitig ein „Quantenmetronom“ nach rechts und links dreht.

Nachdem die Idee vorgeschlagen wurde, begannen Optik-Zauberer sofort mit dem Bau von Modellen im Labor. Im vergangenen Herbst gaben beide Teams erfolgreiche Builds bekannt.

​

„Two Points“-Spiel

Die Forscher haben ein Spiel entwickelt, das nur Quanten-beidhändige Spieler spielen können. Um dieses Spiel mit Photonen zu spielen, müssen Photonen auf zwei Kristallgeräte, A und B, abgefeuert werden. Wenn man das Gerät nach hinten führt, dreht sich die Polarisation genau in die entgegengesetzte Richtung.

Vor jeder Spielrunde stellt der „Schiedsrichter“ das Gerät heimlich auf eine von zwei Möglichkeiten ein. Ein Weg vorwärts durch A und dann rückwärts durch B führt dazu, dass sich die Wellenfunktion des Photons relativ zu einem zeitlich umgekehrten Weg verschiebt (rückwärts durch A und dann vorwärts durch B), aber nicht umgekehrt.

In diesem Spiel müssen die Spieler herausfinden, welche Entscheidung der Schiedsrichter getroffen hat. Nachdem die Spieler ihre Geräte und andere Optiken nach ihren Wünschen angeordnet haben, schicken sie ein Photon durch das Labyrinth.

Das Photon wird schließlich in einem der beiden Detektoren erscheinen. Wenn der Spieler sein Labyrinth geschickt genug aufbaut, verrät das Klicken eines Detektors, der ein Photon hält, die Wahl des Richters.

Wenn der Spieler den Schaltkreis so einrichtet, dass sich die Photonen in jedem Gerät nur in eine Richtung bewegen, klickt der Detektor nur zu etwa 90 % mit dem geheimen Gerät, obwohl die kausale Reihenfolge von A und B ungewiss ist Die Uhrzeit stimmt bei den meisten Einstellungen überein.

Jede Experimentierrunde kann theoretisch nur gewonnen werden, wenn das Photon eine Überlagerung erfährt, die dazu führt, dass es vorwärts und rückwärts durch die beiden Geräte wandert (ein Phänomen, das als „Quantenzeitflip“ bekannt ist).

Letztes Jahr haben zwei Teams aus Hefei, China und Wien, Österreich, beide ihre eigenen „Quanten-Zeit-Flip“-Schaltkreise gebaut. Nach 1 Million Testrunden steigerte das Wiener Team die Erfolgsquote des Spiels auf 99,45 %. Das andere Team gewann 99,6 % der Runden.

Beide Ergebnisse überschreiten 90 % der theoretischen Grenzen und beweisen, dass das Photon im experimentellen Modell die Überlagerung zweier gegensätzlicher Transformationen erfahren hat, sodass der Pfeil, der die Richtung der Zeit darstellt, unsicher ist. ​

Interpretation von „Time Flip“

Während Forscher Quanten-Zeit-Flips durchgeführt und benannt haben, sind sie sich nicht ganz einig darüber, welcher Begriff ihre Arbeit am besten verkörpert.

Nach Ansicht von Chilibela simulieren diese Experimente die Umkehrung des „Pfeils der Zeit“. Tatsächlich erfordert ein echter Flip die Anordnung der Raum-Zeit-Struktur selbst in einer Überlagerung zweier geometrischer Formen, bei denen die Zeit in unterschiedliche Richtungen zeigt.

Er sagte: „Aus dieser Perspektive hat dieses Experiment offensichtlich keine echte Zeitumkehr erreicht.“

Ein anderes Team glaubt, dass die größte Bedeutung dieser Schaltkreise darin besteht, dass sie einen Schritt nach vorne bei der Simulation der Zeit gemacht haben und Platz. Ein wichtiger Schritt. Die Forscher sagen, dass sich die messbaren Eigenschaften der Photonen genau so ändern, als würden sie eine echte Überlagerung zweier Raum-Zeit-Geometrien durchlaufen.

Und in der Quantenwelt gibt es keine Realität außerhalb des Messbaren. „Das heißt, vom Zustand selbst her gibt es keinen Unterschied zwischen der Simulation und der Realität.“ ​

Keine Zeitumkehr? Das ist in Ordnung

Unabhängig davon hoffen Physiker, dass die Fähigkeit, Quantenschaltkreise zu entwerfen, die auf zwei Arten gleichzeitig fließen, neue Geräte für Quantencomputer, Kommunikation und Messtechnik ermöglichen könnte.

Cyril Branciard, ein Quanteninformationstheoretiker am Néel-Institut in Frankreich, sagte: „Damit kann man mehr tun, als nur in einer Sequenz zu operieren.“

Einige Forscher spekulieren, dass Quantenzeit der Zeitreisegeschmack ist Das Umdrehen könnte ein zukünftiges Quanten-"Rückgängigmachen" ermöglichen. Andere gehen davon aus, dass Schaltkreise, die gleichzeitig in beide Richtungen arbeiten, es Quantenmaschinen ermöglichen könnten, effizienter zu arbeiten.

Einige Forscher sagten: „Dieses Modell kann in Spielen verwendet werden, um die sogenannte Abfragekomplexität zu reduzieren.“ Er bezieht sich auf die Anzahl der Schritte, die zum Ausführen bestimmter Aufgaben erforderlich sind.

Solche praktischen Anwendungen sind keineswegs garantiert. Während Zeitumdrehungsschaltkreise die theoretischen Leistungsgrenzen in Chiribellas und Lius Ratespiel durchbrachen, handelte es sich hierbei um eine hochentwickelte Aufgabe, die nur dazu diente, ihre Vorteile gegenüber Einwegschaltkreisen hervorzuheben, und die noch weit von einer praktischen Anwendung entfernt ist.

Aber seltsame, scheinbar Nischenquantenphänomene haben ein Händchen dafür, sich als nützlich zu erweisen. Der renommierte Physiker Anton Zielinger argumentierte einmal, dass die Quantenverschränkung – die Verbindung zwischen getrennten Teilchen – nichts Gutes bringe.

Heute verbindet die Quantenverschränkung Knoten in entstehenden Quantennetzwerken und Qubits in Prototypen von Quantencomputern. Zeilingers Forschung zu diesem Phänomen brachte ihm 2022 den Nobelpreis für Physik ein. Die Frage der Quantenzeitreversibilität befindet sich noch in einem sehr frühen Stadium.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonUmsatzzeit! Quantenzeitmaschinen gibt es tatsächlich bereits. Sie funktionieren in beide Richtungen und können keine Menschen befördern.. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!