فيزيائيون يحاكيون السفر عبر الزمن باستخدام التشابك الكمي

يعمل العالم الكمي بقواعد مختلفة عن تلك الكلاسيكية التي نتجول فيها، مما يسمح للخيالي بالتحول إلى الطبيعي الغريب. الآن، استخدم فريق من الفيزيائيين التشابك الكمي لمحاكاة منحنى زمني مغلق، أو السفر عبر الزمن، بمصطلحات الشخص العادي.

قبل أن نواصل، سأؤكد أن هذا تمت محاكاته؛ لم تعد أي جسيمات كمية في الوقت المناسب. وكان البحث أ تجربة جيدانكينوهو مصطلح شاعه أينشتاين لوصف الدراسات المفاهيمية التي يتم إجراؤها بدلاً من الاختبارات الحقيقية، وهو أمر مفيد عندما يختبر المرء الفيزياء عند حدودها، مثل الجسيمات التي تتحرك بسرعة الضوء. ولكن تم تحقيق “السفر الفعال عبر الزمن” في المحاكاة، وفقًا للفريق ورقة حديثة في رسائل المراجعة الفيزيائية، وذلك بفضل الطريقة الغريبة الشهيرة التي يمكن أن تتفاعل بها الجسيمات الكمومية.

ويسمى هذا التفاعل التشابك الكميويصف متى يتم تعريف خصائص اثنين أو أكثر من الجسيمات الكمومية من قبل بعضها البعض. وهذا يعني أن معرفة خصائص أحد الجسيمين المتشابكين تمنحك معلومات عن الآخر، بغض النظر عن المسافة بين الجسيمين؛ إن تشابكهما يكون على المستوى الكمي، لذا فإن شيئًا صغيرًا مثل المسافة الجسدية بينهما ليس له أي تأثير على العلاقة. الفضاء كبير والزمن نسبي، لذا فإن التغيير في جسيم كمي على الأرض متشابك مع جسيم قريب من ثقب أسود على بعد 10 مليارات سنة ضوئية، يعني تغيير سلوك شيء ما في الماضي البعيد.

يستكشف البحث الأخير إمكانية وجود منحنيات زمنية مغلقة، أو CTCs، وهو مسار افتراضي يعود بالزمن إلى الوراء. المنحنى هو خط عالمي – قوس الجسيم في الزمكان على مدار وجوده – الذي يمتد إلى الوراء. افترض ستيفن هوكينج في كتابه 1992 ورقة بحثية بعنوان “تخمين حماية التسلسل الزمني”. أن قوانين الفيزياء لا تسمح بوجود منحنيات زمنية مغلقة، وبالتالي فإن السفر عبر الزمن مستحيل. وكتب مؤلفو الدراسة الأخيرة: “ومع ذلك، يمكن محاكاتها احتماليًا بواسطة دوائر النقل الآني الكمي”.

تجري تجربة جيدانكن التي أجراها الفريق على النحو التالي: يضع الفيزيائيون مجسات فوتونية من خلال تفاعل كمي، مما يؤدي إلى نتيجة معينة قابلة للقياس. وبناءً على هذه النتيجة، يمكنهم تحديد المدخلات التي من شأنها أن تؤدي إلى النتيجة المثالية – الإدراك المتأخر هو 20/20، تمامًا كما هو الحال عندما يمكنك الاطلاع على اختبار متدرج. ولكن نظرًا لأن النتيجة تم الحصول عليها من عملية كمية، فبدلاً من البقاء نتيجة أقل من المثالية، يمكن للباحثين تعديل قيم المسبار الكمي عبر التشابك، مما يؤدي إلى نتيجة أفضل على الرغم من أن العملية قد حدثت بالفعل. كلمة؟

في المحاكاة، حدث تأثير السفر عبر الزمن مرة واحدة في كل أربع مرات، وكان معدل الفشل فيه 75%. ولمعالجة معدل الفشل المرتفع، يقترح الفريق إرسال عدد كبير من الفوتونات المتشابكة، باستخدام مرشح لضمان مرور الفوتونات مع المعلومات المصححة أثناء غربلة الجسيمات القديمة.

وقال ديفيد أرفيدسون-شوكور، عالم فيزياء الكم في جامعة كامبريدج والمؤلف الرئيسي للدراسة، في رسالة بالبريد الإلكتروني: “يبدو أن التجربة التي وصفناها مستحيلة الحل باستخدام الفيزياء القياسية (وليس الكم)، التي تخضع لسهم الزمن الطبيعي”. إلى جيزمودو. “وهكذا، يبدو كما لو أن التشابك الكمي يمكن أن يولد حالات تبدو فعليًا مثل السفر عبر الزمن.”

إن سلوك الجسيمات الكمومية – على وجه التحديد، الطرق التي تختلف بها هذه السلوكيات عن الظواهر العيانية – هي وسيلة مفيدة للفيزيائيين لاستكشاف طبيعة واقعنا. التشابك هو أحد جوانب كيفية عمل الأشياء الكمومية بقوانين مختلفة.

العام الماضي، زعمت مجموعة أخرى من علماء الفيزياء أنهم تمكنوا من إنشاء ثقب دودي كمومي، وهو في الأساس بوابة يمكن من خلالها أن تنتقل المعلومات الكمومية بشكل فوري. في العام السابق، فريق طبول متزامنة واسعة مثل شعرة الإنسان باستخدام التشابك. و جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2022 ذهبت إلى ثلاثة فيزيائيين لاستجوابهم حول التشابك الكمي، والذي من الواضح أنه موضوع مهم للدراسة إذا أردنا أن نفهم كيف تعمل الأشياء.

قدمت المحاكاة للفريق الأخير وسيلة لاستكشاف السفر عبر الزمن دون القلق بشأن ما إذا كان ذلك مسموحًا به بالفعل بموجب قواعد الكون.

“ما إذا كانت المنحنيات الزمنية المغلقة موجودة في الواقع أم لا، فنحن لا نعرف. تسمح قوانين الفيزياء التي نعرفها بوجود مركبات الكربون الكلورية فلورية، لكن هذه القوانين غير كاملة؛ وقالت نيكول يونغر هالبيرن، المؤلفة المشاركة في الدراسة، وهي فيزيائية في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا وجامعة ميريلاند في كوليدج بارك، في رسالة بالبريد الإلكتروني إلى جيزمودو: “الأمر الأكثر وضوحًا هو أننا لا نملك نظرية للجاذبية الكمية”. “بغض النظر عما إذا كانت مركبات الكربون الكلورية فلورية موجودة بالفعل، فيمكن للمرء استخدام التشابك محاكاة CTCs، كما أظهر آخرون قبل أن نكتب ورقتنا البحثية.

في عام 1992، قبل أسبوعين فقط من نشر ورقة هوكينج، قدم الفيزيائي كيب ثورن ورقة بحثية في المؤتمر الدولي الثالث عشر للنسبية العامة والجاذبية. وخلص ثورن إلى أنه «قد يتبين أن التسلسل الزمني على المقاييس الطولية العيانية هو كذلك لا محمية دائما، وحتى لو التسلسل الزمني يكون محمية من الناحية العيانية، الجاذبية الكمومية قد تعطي سعة احتمالية محدودة لتاريخ الزمكان المجهري مع CTCs. بمعنى آخر، ما إذا كان السفر عبر الزمن ممكنًا أم لا هو مأزق خارج نطاق الفيزياء الكلاسيكية. ومنذ ذلك الحين تظل الجاذبية الكمومية أمرًا بعيد المنال، هيئة المحلفين في طريقها للسفر عبر الزمن.

لكن بطريقة ما، سواء كانت المنحنيات الزمنية المغلقة موجودة في الواقع أم لا، فهذا ليس مهمًا، على الأقل في سياق البحث الجديد. المهم هو أن الباحثين يعتقدون أن تجربة جيدانكن الخاصة بهم توفر طريقة جديدة لاستجواب ميكانيكا الكم. إنه يسمح لهم بالاستفادة من التجاهل الواضح لعالم الكم لاستمرارية الوقت من أجل تحقيق بعض النتائج الرائعة.

أكثر: حاول العلماء التشابك الكمي لبطيء المشية