新的量子时间顺序，一个思想实验解释量子计算机如何实现时空旅行

yangjia

当你面对着一艘敌人的飞船，在一场西部风格的激光决斗中，你会知道谁先开火谁就赢了。如果我告诉你，一群物理学家杀手们想出了一种方法，可以让你操纵时间和空间的结构，这样不管谁先开枪，你们都会死。其实这可能不是你听过的关于量子计算机开发的最佳说辞，但这个问题确实有趣。

由昆士兰大学科学家领导的研究团队发现了“一种新的量子时间顺序”，这就好像相对于宇宙的时空旅行。这一发现源于一个实验，该团队旨在将过去一个世纪发展起来的两大但相互矛盾的物理学理论的元素结合起来。该研究的重点是思想实验，当一系列事件发生时，一个足以影响局部重力的大物体被瞬间置于量子叠加状态时会发生什么？这篇名为贝尔时间顺序定理的研究发表在《自然通讯》杂志上。

昆士兰大学物理学家Magdalena Zych解释说：想象一下两艘太空船，被要求在指定时间相互射击，同时还要躲避对方的攻击。如果其中一方提早开火，另一个就会被摧毁。在爱因斯坦的理论中，一个强大的敌人可以利用广义相对论的原理，将一个巨大的例如行星的物体放置在一艘飞船附近，这样可以减缓时间的流逝。 由于时间滞后，距离大质量物体最远的船将会提前开火，摧毁另一艘飞船。

然而爱因斯坦的相对论应用只是这个思想实验的一半，剩下的思想实验来自另一种理论:量子力学。根据量子力学，宇宙运行的主流理论，任何物体都应该能够处于叠加状态，甚至是整个行星。叠加是一个量子概念，其中一个粒子或系统，在这个例子中是一个行星，同时处于两种截然不同的物理状态。这可以通过薛定谔的猫思维实验得到最好的解释。想象一个粒子处于叠加状态，就像一个旋转的硬币，在落地前正反两面同时存在。

研究人员声称，如果其中一艘宇宙飞船旁边的行星处于叠加状态，这些量子效应在逻辑上也会延伸到时间上。将会有一种新的方式来展开事件的顺序，既不是第一事件，也不是第二事件，而是同时处于第一和第二的真正量子状态。从本质上讲，无论谁先开火，行星的量子状态都会对事件的展开方式产生更大的影响，所以物理学家的猜测是，两艘宇宙飞船都爆炸了，几秒钟后激光发射器就像太空中的五彩纸屑一样爆炸了。

昆士兰大学的研究人员法比奥·科斯塔博士说，尽管论文中所描述的“行星的叠加”可能永远不可能实现，但技术允许在不使用重力的情况下模拟时间在量子世界中的工作方式。即使这个实验永远无法完成，这项研究也与未来的技术有关。

这个迷幻的思维实验以及支持它的数学运算有可能直接指导未来量子计算机的发展。我们目前正在研究量子计算机，简单地说可以有效地跨越时间，比我们在“正常”世界中所知道的按固定时间顺序运行的设备更有效地执行它们的操作。

经典的计算机必须按顺序运行，然后去发现它们的工作原理。从理论上讲，量子计算机可以直接转向答案。这会更复杂一些。但本质上，物理学家们正在实时书写2019年宇宙的规则，而且在可以想象的未来还会继续这样做。


原文地址：今日头条