Cambridge utilise des simulations de voyages dans le temps pour résoudre des problèmes « impossibles ».

Les physiciens ont montré que des modèles simulés de voyage virtuel dans le temps peuvent résoudre des problèmes expérimentaux qui semblent impossibles à résoudre avec la physique standard.

Si les joueurs, les investisseurs et les expérimentateurs quantitatifs pouvaient plier la flèche du temps, leur avantage serait bien plus élevé, conduisant à de bien meilleurs résultats.

Des chercheurs de l’Université de Cambridge ont montré qu’en manipulant l’intrication – une caractéristique de la théorie quantique qui rend les particules intrinsèquement connectées – ils peuvent simuler ce qui se passerait si l’on pouvait voyager dans le temps. Ainsi, les joueurs, les investisseurs et les expérimentateurs quantitatifs peuvent, dans certains cas, modifier rétroactivement leurs actions passées et améliorer leurs résultats présents.

Simulations et boucles temporelles

La question de savoir si les particules peuvent voyager dans le temps est un sujet controversé parmi les physiciens, bien que les scientifiques l’aient fait. précédemment Des simulations du comportement de ces boucles spatio-temporelles si elles existaient réellement. En reliant leur nouvelle théorie à la métrologie quantique, qui utilise la théorie quantique pour effectuer des mesures extrêmement sensibles, l’équipe de Cambridge a montré que l’intrication peut résoudre des problèmes apparemment impossibles. L’étude a été publiée le 12 octobre dans la revue Lettres d’examen physique.

« Imaginez que vous vouliez envoyer un cadeau à quelqu’un : vous devez l’envoyer le premier jour pour être sûr qu’il arrive le troisième jour », a déclaré l’auteur principal David Arvidsson-Shukur, du laboratoire Hitachi de Cambridge. « Cependant, vous ne recevez la liste de souhaits de cette personne que le deuxième jour. Donc, dans ce scénario chronologique, il vous est impossible de savoir à l’avance ce qu’elle voudra comme cadeau et de vous assurer que vous lui envoyez le bon cadeau. « 

« Imaginez maintenant que vous puissiez modifier ce que vous envoyez le premier jour avec les informations de la liste de souhaits que vous avez reçue le deuxième jour. Notre simulation utilise la manipulation de l’intrication quantique pour montrer comment vous pouvez modifier rétroactivement vos actions passées afin de garantir que le résultat final correspond à ce que vous avez prévu. » vouloir.

Comprendre l’intrication quantique

La simulation repose sur l’intrication quantique, qui consiste en des connexions fortes que les particules quantiques peuvent partager, et que les particules classiques – celles régies par la physique quotidienne – ne peuvent pas établir.

La particularité de la physique quantique est que si deux particules sont suffisamment proches l’une de l’autre pour interagir, elles peuvent rester connectées même lorsqu’elles sont séparées. C’est la base Statistiques quantitatives Exploiter les particules du continuum pour effectuer des calculs trop complexes pour les ordinateurs classiques.

« Dans notre proposition, un scientifique expérimental enchevêtre deux particules », a déclaré la co-auteure Nicole Younger Halpern, chercheuse au National Institute of Standards and Technology (NIST) et à l’Université du Maryland. « La première particule est ensuite envoyée pour être utilisée dans l’expérience. Après avoir obtenu de nouvelles informations, l’expérimentateur manipule la deuxième particule pour changer efficacement l’état précédent de la première particule, modifiant ainsi le résultat de l’expérience.

« L’effet est génial, mais cela n’arrive qu’une fois sur quatre ! » Arvidsson-Shukur a déclaré. Autrement dit, la probabilité d’échec de la simulation est de 75 %. Mais la bonne nouvelle est que vous savez si vous avez échoué. Si l’on s’en tient à notre analogie du cadeau, une fois sur quatre le cadeau sera celui que vous désirez (par exemple un pantalon), et une autre fois ce sera un pantalon mais de mauvaise taille, ou de mauvaise couleur, ou ce sera une veste.

Applications pratiques et limites

Pour donner à leur modèle une pertinence technique, les théoriciens l’ont lié à la science de la mesure quantitative. Dans une expérience de quantification courante, des photons – de petites particules de lumière – sont projetés sur un échantillon d’intérêt, puis enregistrés à l’aide d’un type spécial de caméra. Pour que cette expérience soit efficace, les photons doivent être préparés d’une certaine manière avant d’atteindre l’échantillon. Les chercheurs ont montré que même s’ils apprennent à mieux préparer les photons seulement une fois que ceux-ci ont atteint l’échantillon, ils peuvent utiliser des simulations de voyage dans le temps pour modifier rétroactivement les photons d’origine.

Pour faire face à la forte probabilité d’échec, les théoriciens proposent d’envoyer un grand nombre de photons intriqués, sachant que certains d’entre eux finiront par transporter les informations correctes et mises à jour. Ils utilisent ensuite un filtre pour s’assurer que les bons photons passent dans la caméra, tandis que le filtre rejette le reste des « mauvais » photons.

«Pensez à notre analogie précédente sur les cadeaux», a déclaré le co-auteur Aidan McConnell, qui a mené cette recherche alors qu’il effectuait son master au laboratoire Cavendish de Cambridge et est maintenant doctorant à l’ETH de Zurich. « Supposons que l’envoi de cadeaux soit peu coûteux et que nous puissions envoyer plusieurs colis le premier jour. Le deuxième jour, nous savons quel cadeau nous aurions dû envoyer. Au moment où les colis arrivent le troisième jour, un cadeau sur quatre sera corrects et nous les choisissons. » En indiquant au destinataire quelle livraison doit être éliminée.

« Le fait que nous devions utiliser un candidat pour réussir notre essai est en fait très rassurant », a déclaré Arvidsson-Shukur. « Le monde serait très étrange si les simulations de voyage dans le temps fonctionnaient à chaque fois. La relativité et toutes les théories sur lesquelles nous basons notre compréhension de notre univers seraient abandonnées. »

« Nous ne proposons pas une machine à voyager dans le temps, nous proposons une plongée profonde dans les principes fondamentaux de la mécanique quantique. Cette simulation ne vous permet pas de revenir en arrière et de changer votre passé, mais elle vous permet de créer un avenir meilleur en résoudre aujourd’hui les problèmes d’hier.

Référence : « Fonctionnalité non classique en métrologie générée par des simulations quantiques de courbes de temps virtuelles fermées » par David R. M. Arvidsson-Shukur, Aidan G. McConnell et Nicole Yunger Halpern, 12 octobre 2023, Lettres d’examen physique.
est ce que je: 10.1103/PhysRevLett.131.150202

Ce travail a été soutenu par l’American Suède Foundation, la Lars Herta Memorial Foundation, le Girton College et le Conseil de recherche en ingénierie et en sciences physiques (EPSRC), qui fait partie du UK Research and Innovation (UKRI).