회전 시간! 양자 타임머신은 실제로 이미 존재합니다. 양방향으로 작동하며 사람을 태울 수 없습니다.

지금 타임머신이 있거나 양방향으로 전송할 수 있고 과거와 미래를 뒤집을 수 있는 타임머신이 있다고 누군가 말한다면 믿으시겠어요?

사실 이 "타임머신"은 과학자들의 실험실에서 수일 동안 연구되었지만 그 승객은 인간이 아니라 입자입니다.

더 정확하게는 광자입니다. 인간이 늑대인간으로 변신하는 것처럼, 늑대인간도 인간으로 변신합니다. 신중하게 설계된 회로에서 이러한 광자는 앞으로 및 뒤로 양자 조합으로 흐르는 시간처럼 동작합니다.

스코틀랜드 글래스고 대학교의 양자 물리학자인 Sonja Franke-Arnold는 다음과 같이 말했습니다. "역사상 처음으로 우리는 양방향 시간 여행처럼 작동하는 기계를 갖게 되었습니다.

슬프게도 과학에는 소설 팬 여러분, 이 장치는 중국과 오스트리아의 두 독립 팀이 수행한 실험 내내

광자만이 회로를 통해 계속해서 앞으로 나아갔습니다. 더욱이, 연구자들은 이 "시간의 화살 뒤집기"가 실제인지 아니면 시뮬레이션인지에 대해 여전히 논쟁을 벌이고 있습니다.

그러나 이 수수께끼 같은 현상은 새로운 양자 기술의 출현으로 이어질 수도 있습니다. ​

시간 개념의 전복

10년 전, 물리학자들은 양자역학의 이상한 규칙이 상식적인 "시간" 개념을 뒤집는다는 사실을 처음으로 깨달았습니다.

그렇습니다. 입자를 찾을 때 항상 점과 같은 단일 위치에서 입자를 감지합니다.

그러나 측정되기 전에 입자는 파동처럼 행동하며 여러 경로로 퍼지고 진동하는 "파동 함수"로 나타납니다. 이 결정되지 않은 상태에서 입자는 "중첩"이라고 불리는 가능한 위치의 양자 상태로 존재합니다.

2013년에 발표된 논문에서 현재 홍콩 대학의 물리학자 Giulio Chiribella 등은 사건을 연대순으로 정리할 수 있는 회로를 제안했습니다. 중첩에서는 이는 공간에서의 위치 중첩보다 한 단계 더 발전한 것입니다. .

4년 후, Rubino와 그녀의 동료들은 이 아이디어를 실험적으로 직접 시연했습니다. 그들은 두 경로의 중첩으로 광자를 보냈습니다.

한 경로에서 광자는 이벤트 A를 경험한 다음 이벤트 B를 경험했고, 다른 경로에서는 이벤트 B를 경험한 다음 이벤트 A를 경험했습니다. 어떤 의미에서는 각각의 사건이 또 다른 사건을 일으키는 것처럼 보였는데, 이것이 불확실한 인과관계라고 알려지게 된 현상입니다.

시간이 흐르면서 사건의 순서를 어지럽히는 것만으로는 만족하지 않고 Chilibela와 그의 동료들은 다음으로 시간 자체의 이동 방향, 즉 화살을 목표로 삼았습니다. 그들은 시간이 과거에서 미래로 중첩되고 그 반대로 시간이 중첩되는 양자 도구, 즉 불확실한 시간의 화살을 추구합니다.

이를 위해 연구원들은 팔이 왼쪽이나 오른쪽으로 흔들릴 수 있는 메트로놈처럼 반대 변화를 일으킬 수 있는 시스템이 필요하다는 것을 깨달았습니다.

그들은 음악가가 "양자 메트로놈"을 오른쪽과 왼쪽으로 동시에 누르는 것처럼 이러한 시스템을 중첩 상태로 만드는 것을 상상합니다.

아이디어가 제안된 후 광학 마법사들은 즉시 실험실에서 모델을 만들기 시작했습니다. 지난 가을, 두 팀 모두 성공적인 빌드를 발표했습니다. ​

"2점" 게임

연구원들은 양자 양손잡이 플레이어만이 플레이할 수 있는 게임을 디자인했습니다. 광자로 이 게임을 플레이하려면 두 개의 수정 장치 A와 B에 광자를 발사해야 합니다. 가젯을 뒤로 전달하면 편광이 정확히 반대 방향으로 회전하게 됩니다.

각 플레이 라운드 전에 "심판"은 비밀리에 장치를 두 가지 방법 중 하나로 설정합니다. A를 통해 앞으로 갔다가 B를 통해 뒤로 이동하는 경로는 광자의 파동 함수를 시간 반전 경로(A를 통해 뒤로, B를 통해 앞으로)에 상대적으로 이동하게 하지만 그 반대는 아닙니다.

이 게임에서 플레이어는 심판이 어떤 선택을 했는지 알아내야 합니다. 플레이어가 장치와 기타 광학 장치를 원하는 대로 배열한 후 미로를 통해 광자를 보냅니다.

광자는 결국 두 탐지기 중 하나에 나타납니다. 플레이어가 충분히 영리한 방법으로 미로를 설정했다면, 광자를 보유한 탐지기를 클릭하면 심사위원의 선택이 드러날 것입니다.

플레이어가 각 장치에서 광자가 한 방향으로만 이동하도록 회로를 설정하면 A와 B의 인과 순서가 불확실하더라도 탐지기는 비밀 장치의 약 90%만 클릭합니다. 대부분의 설정이 일치하는 시간입니다.

각 실험 라운드는 이론적으로 광자가 두 장치를 통해 앞뒤로 이동하는 중첩을 겪는 경우에만 승리할 수 있습니다("양자 시간 반전"으로 알려진 현상).

작년에 중국 허페이와 오스트리아 비엔나에 위치한 두 팀은 모두 자체 "양자 시간 플립" 회로를 구축했습니다. 100만 차례의 테스트를 거친 후 비엔나 팀은 게임 성공률을 99.45%로 높였습니다. 다른 팀은 라운드의 99.6%를 승리했습니다.

두 결과 모두 이론적 한계의 90%를 돌파했으며 실험 모델의 광자가 두 가지 반대 변환의 중첩을 경험했기 때문에 시간의 방향을 나타내는 화살표가 불확실하다는 것을 증명했습니다. ​

"타임 플립" 해석

연구원들은 양자 시간 플립을 수행하고 명명했지만 어떤 용어가 자신의 작업을 가장 잘 구현하는지에 대해서는 전적으로 동의하지 않습니다.

칠리벨라의 관점에서 이러한 실험은 '시간의 화살'의 역전을 시뮬레이션합니다. 사실, 진정한 반전은 시공간 구조 자체를 두 개의 기하학적 형태의 중첩으로 배열해야 하며, 여기서 시간은 서로 다른 방향을 가리킵니다.

그는 "분명히 이러한 관점에서 볼 때 이 실험은 실시간 반전을 달성하지 못했습니다."라고 말했습니다.

또 다른 팀은 이러한 회로의 가장 큰 의미는 공간 시뮬레이션에서 한 걸음 더 나아갔다는 것이라고 믿습니다. 그리고 시간. 연구자들은 광자의 측정 가능한 특성이 두 시공간 기하학의 진정한 중첩을 통과할 때와 똑같이 변한다고 말합니다.

그리고 양자 세계에서는 측정 가능한 것 외에는 현실이 없습니다. "즉, 상태 자체로는 시뮬레이션과 실제의 차이가 없다는 거죠." ​

시간의 역전은 없다고요? 괜찮습니다

그럼에도 불구하고 물리학자들은 동시에 두 가지 방식으로 흐르는 양자 회로를 설계하는 능력이 양자 컴퓨팅, 통신 및 계측을 위한 새로운 장치를 가능하게 할 수 있기를 바라고 있습니다.

프랑스 Néel Institute의 양자 정보 이론가인 Cyril Branciard는 "이를 통해 단순히 순차적으로 작동하는 것 이상의 작업을 수행할 수 있습니다."라고 말했습니다.

일부 연구자들은 양자 시간이 시간 여행의 특징이라고 추측합니다. 뒤집는 것은 미래의 양자 "실행 취소"를 가능하게 할 수 있습니다. 다른 사람들은 양방향으로 동시에 작동하는 회로를 통해 양자 기계가 보다 효율적으로 작동할 수 있을 것으로 예상합니다.

일부 연구자들은 "이 모델은 소위 쿼리 복잡성을 줄이기 위해 게임에서 사용될 수 있습니다."라고 말했습니다. 그는 특정 작업을 수행하는 데 필요한 단계 수를 말합니다.

이러한 실용적인 응용 프로그램은 보장되지 않습니다. 타임플립 회로는 Chiribella와 Liu의 추측 게임에서 이론적 성능 한계를 깨뜨렸지만 이는 단방향 회로에 비해 장점을 강조하는 고도로 설계된 작업이었고 여전히 실제 적용과는 거리가 멀었습니다.

하지만 이상하고 틈새시장처럼 보이는 양자 현상은 스스로 유용하다는 것을 증명하는 재주가 있습니다. 유명한 물리학자인 Anton Zielinger는 분리된 입자 사이의 연결인 양자 얽힘이 아무런 유익도 주지 못한다고 주장한 적이 있습니다.

현재 양자 얽힘은 초기 양자 네트워크의 노드와 프로토타입 양자 컴퓨터의 큐비트를 연결하며 이 현상에 대한 연구로 2022년 노벨 물리학상을 수상했습니다. 양자 시간 가역성 문제는 아직 매우 초기 단계에 있습니다.

위 내용은 회전 시간! 양자 타임머신은 실제로 이미 존재합니다. 양방향으로 작동하며 사람을 태울 수 없습니다.의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!