Классическая релятивистская физика считает путешествия во времени невозможными, но команда учёных из Австрийской академии наук и Венского университета нашла способ влиять на ход времени в квантовой системе. Исследователи утверждают, что могут двигаться вперед во времени, ускоряя отдельные события, и даже назад благодаря особым свойствам квантовых частиц.
На уровне субатомов, где действуют законы квантовой механики, наблюдаются такие явления как суперпозиция, при которой частица может находиться в двух состояниях одновременно, и запутывание — связь квантовых состояний частиц, независимо от расстояния. Из запутанности вытекает квантовая телепортация: передача квантового состояния одной системы другой. Все эти аспекты квантовой механики составляют основу для путешествий во времени.
Мигель Наваскуэс и Дэвид Трилло из Института квантовой оптики и квантовой информации Австрийской академии наук вместе с Филиппом Вальтером и Группой экспериментальной физики Венского университета провели теоретические и экспериментальные исследования. Команда смогла показать применение квантового переключателя для возвращения фотона в исходное состояние до его прохождения через кристалл. Благодаря фотонной платформе точность перемотки превышает 95%. «, — сообщают исследователи в журнале .
Обращение назад изменений… неизвестно, что это было.
В интервью для газеты «El País» Мигель Наваскуэс рассказывает о своём открытии. В кинотеатре классическая физика демонстрирует фильм полностью, не обращая внимания на пожелания зрителя. В домашних условиях, в квантовом мире, у нас есть пульт дистанционного управления, позволяющий управлять фильмом: перемотать назад или пропустить несколько сцен вперед. «.
Наваскуэс вместе с соавторами создал протокол перемотки, позволяющий частице, вне зависимости от её сущности и взаимодействия с окружающими системами, вернуться к прежнему состоянию. Предполагается, что целевая система непредсказуема. Неизвестен её саморазвитие и взаимодействие с другими системами, подлежащими нашему влиянию. В этом контексте, разработаны универсальные протоколы в рамках нерелятивистской квантовой теории, позволяющие вернуть систему в исходное состояние до начала взаимодействия. Физик изложил это в журнале Physical Review X несколькими годами ранее.
Эти протоколы «сброса» поочередно направляют квантовые частицы в область целевой системы и возвращают их в лабораторию для изучения. При наличии у возвращающихся частиц определенного коллективного свойства, целевая система восстанавливает своё предыдущее состояние. В противном случае запускается другой протокол, позволяющий отменить как естественное развитие цели, так и воздействие неудачных протоколов.
В ходе исследований с помощью «квантового переключателя», который позволяет управлять развитием фотона в кристалле, реализовали эту теорию на практике. Учёным удалось обратить вспять временное развитие одного фотона без знания о его изменениях со временем и начальном/конечном состояниях. То, что частицы могут возвратиться в неизвестное состояние, очень впечатляет. Возможно запустить процесс, не зная о системе, ее внутреннем функционировании или взаимодействии системы с экспериментатором. — сказал Филипп Вальтер испанскому изданию.
Разработанный командой протокол перемотки универсален: может применяться к любому кубиту и возвращает его в исходное состояние до эксперимента. Эффективность удивительна: средняя точность перемотки превышает 95%, как сообщают исследователи.
Это актуально лишь для мира меньшего атома, а масштабирование такого подхода проблематично. Теоретически поместить человека в коробку, оградив от внешних воздействий, возможно. Однако по нынешним технологиям вероятность успеха крайне мала. — утверждает Наваскуэс. Проблема заключается и в объёме хранимой информации: фотон вмещает один кубит, а человек — значительно больше! В таком случае процедура обратного перевода заняла бы невероятно долгое время.
Команда указывает, что открытие не является машиной времени: изменение физического состояния системы предполагается, но время продолжается своё течение. Чтобы вернуться к состоянию пяти минут назад, потребуется пять минут, точно так же как процесс приведения системы в состояние будущего займет время, которое отделяет нас от этого будущего. Время невозможно произвести путём искусственных действий. Чтобы искусственно ускорить старение системы на десять лет в течение года, необходимо привнести те же самые девять лет из другого источника. «, — говорит Наваскуэс.
Учёные совершили открытие, способное быстрейшить ход времени. В экспериментах показано, что возможно перенос эволюционного времени между одинаковыми физическими системами. В расчете на год, с десятью участвующими системами, можно было «взять» по году у каждой из первых девяти и передать их десятой. «, — говорит физик.
Существование и техническая реализуемость универсальных протоколов перемотки расширяют наше знание основ квантовой механики. Потенциально такие протоколы могут служить инструментом в квантовой информационной технологии, например, для устранения ошибок или нежелательных последствий. В то же время реальные машины времени останутся предметом фантастики.