Kuantum Fizikçileri Zamanı Nasıl Ters Çevirdi (ve Çevirmedi)

Fizikçiler ikna oldu tıpkı bir insanın kurtadama dönüşmesi gibi, kurtadamın insana dönüşmesi gibi, ışık parçacıkları aynı anda zıt dönüşümlere uğruyor. Özenle tasarlanmış devrelerde, fotonlar sanki zaman ileri ve gerinin kuantum bileşiminde akıyormuş gibi hareket ederler.

“İlk kez, her iki yönde de giden bir zaman yolculuğu makinemiz var” dedi. Sonja Franke-Arnoldİskoçya’daki Glasgow Üniversitesi’nde araştırmaya dahil olmayan bir kuantum fizikçisi.

Bilim kurgu hayranları için ne yazık ki cihazların 1982 DeLorean ile hiçbir ortak yanı yok. Çin ve Avusturya’da iki bağımsız ekip tarafından gerçekleştirilen deneyler boyunca, laboratuvar saatleri istikrarlı bir şekilde ilerlemeye devam etti. Sadece devreden geçen fotonlar zamansal saçmalıklar yaşadı. Ve fotonlar için bile, araştırmacılar zamanın okunun ters çevrilmesinin gerçek mi yoksa simüle mi olduğunu tartışıyorlar.

Her iki durumda da, şaşırtıcı fenomen yeni tür kuantum teknolojisine yol açabilir.

“Bilgilerinizin her iki yönde de akabileceği devreleri tasavvur edebilirsiniz” dedi. Giulia RubinoBristol Üniversitesi’nde bir araştırmacı.

Her Zaman Her Şey Aynı Anda

Fizikçiler, kuantum mekaniğinin garip kurallarının sağduyulu zaman kavramlarını alt üst ettiğini ilk kez on yıl önce fark ettiler.

Kuantum garipliğinin özü şudur: Bir parçacığı aradığınızda, onu her zaman tek, noktasal bir konumda bulursunuz. Ancak bir parçacık ölçülmeden önce daha çok bir dalga gibi davranır; birden çok yola yayılan ve dalgalanan bir “dalga işlevine” sahiptir. Bu belirlenmemiş durumda, bir parçacık olarak bilinen olası konumların bir kuantum karışımında bulunur. üst üste binme.

İçinde Kağıt 2013 yılında yayınlanan, Giulio Chiribella, şu anda Hong Kong Üniversitesi’nde bir fizikçi ve ortak yazarlar, uzaydaki konumların üst üste binmesinin bir adım ötesine geçerek olayları zamansal düzenlerin üst üste bindirmesine neden olacak bir devre önerdiler. Dört yıl sonra Rubino ve meslektaşları doğrudan deneysel olarak kanıtlanmış fikir. Bir fotonu iki yoldan üst üste bindirerek gönderdiler: biri A olayını, sonra B olayını deneyimlediği ve diğeri B’yi, sonra A’yı deneyimlediği yer. isminde belirsiz nedensellik.

Zaman ilerlerken sadece olayların sırasını bozmakla yetinmeyen Chiribella ve meslektaşı Zixuan Liu, daha sonra zamanın ilerleyen yönüne veya okuna nişan aldı. Zamanın geçmişten geleceğe aktığı bir süperpozisyona girdiği ve bunun tersinin belirsiz bir zaman oku olduğu bir kuantum aygıtı aradılar.

Bunu yapmak için Chiribella ve Liu, kolu sola veya sağa sallanabilen bir metronom gibi zıt değişimlere uğrayabilen bir sisteme ihtiyaçları olduğunu fark ettiler. Bir müzisyenin bir kuantum metronomunu aynı anda sağa ve sola sallamasına benzer şekilde, böyle bir sistemi üst üste bindirmeyi hayal ettiler. Onlar bir düzeni tarif etti 2020’de böyle bir sistem kurmak için.

Optik sihirbazları hemen laboratuvarda düello yapan zaman okları oluşturmaya başladılar. Geçen sonbaharda iki takım başarı ilan etti.

İki Zamanlı Bir Oyun

Chiribella ve Liu, yalnızca kuantum iki zamanlayıcının başarılı olabileceği bir oyun tasarlamıştı. Oyunu ışıkla oynamak, A ve B olmak üzere iki kristal alet aracılığıyla fotonların ateşlenmesini içerir. Bir aygıtın içinden geçmek, bir fotonun polarizasyonunu aygıtın ayarlarına bağlı bir miktarda döndürür. Aygıttan geriye doğru geçmek, kutuplaşmayı tam tersi yönde döndürür.

Oyunun her turundan önce, bir hakem cihazları gizlice iki yoldan biriyle ayarlar: A’dan ileriye, sonra B’den geriye doğru giden yol, ya bir fotonun dalga fonksiyonunu zamanın tersine çevrilen yola göre kaydırır (A’dan geriye, sonra geriye doğru) B’den ilet), yoksa olmaz. Oyuncu, hakemin hangi seçimi yaptığını bulmalıdır. Oyuncu, aygıtları ve diğer optik öğeleri istediği gibi düzenledikten sonra, labirentten bir foton gönderir, belki de onu yarı gümüş bir ayna kullanarak iki yolun üst üste binmesine böler. Foton iki detektörden birinde son bulur. Oyuncu labirentini yeterince akıllı bir şekilde kurduysa, foton içeren dedektörün tıklaması hakemin seçimini ortaya çıkaracaktır.