Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 21.10.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Путешествие во времени с помощью квантового копирования

Путешествие во времени с помощью квантового копирования
shortstoryf

Различные телевизионные сериалы и научно-фантастические книги в массовое сознание принесли идею путешествий во времени. Однако, этот вопрос сложен даже для тех, кто посвятил свою жизнь его изучению. А современные исследователи считают, что он еще сложнее, чем себе могут представить самые светлые умы современности. Путешествие во времени может быть осуществлено копированием квантовой информацию от объекта в прошлом.

Пионером в квантовых вычисления признан британский ученый Дэвид Дойч (David Deutsch). Он сформулировал упрощенную модель путешествия во времени, чтобы попытаться понять его парадоксы, которые могут возникнуть, если отправиться в прошлое все-таки удастся. К примеру, в качестве таких парадоксов можно привести различные коллизии с которыми сталкивается главный герой фильма «Назад в будущее». В первой части сама жизнь главного героя была под угрозой, когда он, ненароком, помешал встрече своих родителей. Более простая формулировка это проблемы звучит так: путешественник отправляется в прошлое и убивает своего дедушку. По идее, он не сможет родиться в будущем, а следовательно, не способен путешествовать во времени, чтобы убить своего дедушку, и так далее. Некоторые исследователи приводят этот парадокс, чтобы однозначно утверждать, что путешествие во времени не возможно.

Как бы ужасно это не звучало, но главный вопрос, интересующий ученых, не тот, можно ли помешать своим родителям родиться, а то, как после этого будет существовать сам путешественник. Дойч решил этот вопрос, используя небольшие изменения квантовой теории, предполагая, что человек может изменить прошлое, если будет совершать поступки в нем согласно принципу самосогласованности: факт того, что путешественник живет в настоящем, говорит о том, что он просто не стремится убивать своего дедушку. Это говорит о том, что в прошлом можно действовать свободно, но что бы вы там ни делали, его изменить уже нельзя. Так же, существуют альтернативные теории, чтобы избежать этот парадокс: дедушка в прошлом уже должен был избежать покушение на убийство, или путешественник добивается своей цели и создает для себя альтернативную линию времени, в которой он никогда не родится. Вообще, парадокс убитого дедушки — собрание представлений о парадоксах путешествия во времени. Точно так же можно размышлять о том, как ученые создают машину времени, потом отправляются в прошлое и мешают созданию машины времени. Следовательно, машина времени не создана, и они не могут отправится в прошлое и помешать ее созданию, а следовательно, ничто не мешает им в прошлом создать свою машину времени, и так далее.

Естественно, парадокс убитого дедушки не единственное осложнение, связанное с путешествием во времени. Другая проблема — Теорема о запрете клонирования, известная с 1982 года. Эта теорема говорит о том, что невозможно создать квантовую копию произвольного неизвестного квантового состояния. Эта теорема является следствием Принципа неопределенности Гейзенберга, который говорит, что нельзя одновременно измерить у квантовой частицы и координату, и импульс, поскольку каждое измерение изменяет состояние частицы. Таким образом, невозможно создать квантовый принтер, способный из одной частицы сделать две одинаковых, поскольку для этого потребуется узнать его положение и состояние одновременно. Мы можем прочитать газету и отсканировать информацию нам необходимую. Это будет классическое копирование данных. Но мы не можем скопировать квантовые данные до тех пор, пока они не примут специальную форму, пригодную для классического копирования. Теорема о запрете клонирования — фундаментальная часть квантовой механики, которая помогает изучить процесс копирования квантовой информации.

Проблему квантового копирования предлагается решить с помощью замкнутой времениподобной кривой, обозначающей кривую, возвращающуюся в исходную пространственно-временную точку. Дойч предположил, что петля поможет решить теорему о запрете клонирования, если бы она разрешала копирование квантовой информации в различные точки в пространстве. Новые исследования, основанные на работах Дойча, разрешают частице, или путешественнику во времени, совершить несколько «оборотов» назад в прошлое, с помощью замкнутой времениподобной кривой.

Новая работа предполагает, что в определенных точках пространства времени существуют червоточины, попадая в которые путешественник появляется в некотором моменте в прошлом. Таким образом, квантовая частица, которая попадает в петлю пространства-времени, позволяющей обходить парадоксы путешествия во времени, в момент возврата в исходную точку должна вернуться в свое исходное состояние с известной координатой и импульсом. В некотором смысле эта модель уже учитывает возможность копирования квантовой информации в пространстве, поскольку мы имеем множество многократно повторенных версий одной и той же частицы в одно и то же время. Казалось бы, в этом случае можно попробовать клонировать частицу еще раз, но в этом случае, изменив ее состояние во время измерения, частица вернется и изменит прошлое. Таким образом, вспоминая о том, что можно изменить прошлое только по принципу самосогласованности, необходимо разработать теорию, позволяющую копировать частицу, отправленную в прошлое не изменяя самого прошлого.

Если этот новый принцип сработает, то он может указать на проблемы в описании времениподобных линий, поскольку появится возможность возникновения события, которое невозможно наблюдать, что будет сигналом к тому, что модель замкнутых линий необходимо переработать. Но исследователи уверяют, что принципы квантовой механики верны, согласно аксиоме унитарности, которая говорит, что все возможные вероятности события равны единице. Таким образом, получив в исследованиях неожиданные результаты, исследователи, все таки задумываются о проблемах в квантовой механике Дойча. Другие исследователи утверждают, что такой подход в квантовом копировании не учитывает тот факт, что, хотя мы и не знаем состояние частицы, но природа уже это все «знает», поскольку частица во временной петле уже многократно копировалась и без нашего участия.

Но уже не важен факт того, нарушена ли теорема о запрете клонирования или нет, важно то, что если новые исследования верны, то появляется возможность нарушать целостность и безопасность квантовых протоколов, которые будут установлены в интернет-устройствах. В настоящее время, в сетях используется шифрование, не основанное на физических принципах кванта, а на уверенности в том, что хакерам трудно взломать последовательность простых чисел. Используя принципы квантовой механики можно создать совершенно недоступные третьим лицам сети, используя квантовый ключ, основанный на квантовой спутанности двух частиц. Так будет до тех пор, пока у хакеров не появится доступ к замкнутым времениподобным линиям, описанным в исследовании.

Таким образом, эта возможность нарушать квантовое состояние зашифрованных данных превращает квантовую теорию копирования в классическую. В связи с этим перед учеными стоит новая задача: решить различные парадоксы путешествий во времени, но не нарушить принципы квантовой защиты и обработки информации.

Перевод статьи с сайта Louisiana State University.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google