استخدم الباحثون في جامعة كامبريدج التشابك الكمي لمحاكاة سيناريو مشابه للسفر عبر الزمن. وهذا يجعل من الممكن تغيير السلوك السابق بأثر رجعي لتحسين النتائج الحالية. لقد أظهر الفيزيائيون أن محاكاة نماذج افتراضية للسفر عبر الزمن يمكن أن تحل المشكلات التجريبية التي بدت غير قابلة للحل في الفيزياء القياسية. إذا تمكن المقامرون والمستثمرون والتجريبيون الكميون من ثني سهم الزمن، فإن ميزتهم ستزداد بشكل كبير، مما يؤدي إلى نتائج أفضل.
أظهر الباحثون في جامعة كامبريدج أنه من خلال التلاعب بالتشابك - وهي سمة من سمات نظرية الكم التي تجعل الجسيمات مرتبطة ببعضها البعض بشكل جوهري - يمكنهم محاكاة ما يمكن أن يحدث إذا كان الشخص قادرًا على السفر إلى الوراء عبر الزمن. وبالتالي، في بعض الحالات، يمكن للمقامرين والمستثمرين والتجريبيين الكميين تغيير سلوكهم السابق بأثر رجعي لتحسين النتائج الحالية.
على الرغم من أن العلماء قد وضعوا نموذجًا سابقًا لكيفية تصرف هذه الحلقة الزمانية إذا كانت موجودة، إلا أن ما إذا كانت الجسيمات يمكنها العودة عبر الزمن يظل موضوعًا مثيرًا للجدل بين الفيزيائيين. ومن خلال ربط نظريتهم الجديدة بالقياس الكمي (استخدام نظرية الكم لإجراء قياسات حساسة للغاية)، أثبت فريق كامبريدج أن التشابك يمكن أن يحل المشكلات التي بدت مستحيلة الحل. تم نشر البحث في 12 أكتوبر في مجلة Physical Review Letters.
قال المؤلف الأول ديفيد أرفيدسون-شوكور من مختبر هيتاشي كامبريدج: "تخيل أنك تريد إرسال هدية إلى شخص ما: عليك إرسالها في اليوم الأول للتأكد من وصولها في اليوم الثالث. ومع ذلك، لا يمكنك الحصول على قائمة رغبات هذا الشخص إلا في اليوم الثاني. لذا في هذا الوضع الزمني، من المستحيل معرفة الهدية التي يريدها الشخص الآخر مسبقًا، ومن المستحيل التأكد من حصولك على الهدية المناسبة".
"تخيل الآن أنه يمكنك تغيير الهدية التي أرسلتها في اليوم الأول بناءً على المعلومات الموجودة في قائمة الرغبات التي تلقيتها في اليوم التالي. تستخدم محاكاتنا معالجة التشابك الكمي لإظهار كيف يمكنك تغيير سلوكك السابق بأثر رجعي للتأكد من أن النتيجة النهائية هي ما تريد."
تعتمد المحاكاة على التشابك الكمي، الذي يتضمن ارتباطات قوية يمكن للجسيمات الكمومية أن تتشاركها، لكن الجسيمات التقليدية - تلك التي تحكمها الفيزياء اليومية - لا تستطيع ذلك.
خصوصية فيزياء الكم هي أنه إذا كان هناك جسيمان قريبان بدرجة كافية للتفاعل، فيمكنهما البقاء متصلين حتى لو كانا منفصلين. هذا هو أساس الحوسبة الكمومية - استخدام الجسيمات المترابطة لإجراء حسابات معقدة للغاية بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية.
وقالت نيكول يونغر هالبيرن، الباحثة في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) وجامعة ميريلاند: "في تصميمنا، قام المُجرِّب بربط جسيمين معًا". "يتم بعد ذلك إرسال الجسيم الأول لاستخدامه في التجربة. وبعد الحصول على معلومات جديدة، يتلاعب المجرب بالجسيم الثاني، ويغير بشكل فعال الحالة السابقة للجسيم الأول، وبالتالي يغير نتيجة التجربة."
"التأثير مهم للغاية، ولكنه يحدث مرة واحدة فقط من أصل أربع مرات! وبعبارة أخرى، تفشل المحاكاة بنسبة 75 بالمائة من الوقت. لكن الخبر السار هو أنك تعرف إذا فشلت. إذا واصلنا تشبيه الهدية، فحينها مرة واحدة من كل أربع مرات تكون الهدية المرغوبة (مثل زوج من السراويل)، وفي مرة أخرى يكون بنطالًا بحجم خاطئ، أو لون خاطئ، أو سترة"، قال أرفيدسون-شوكور.
ولجعل نموذجهم ذا صلة بالتكنولوجيا، ربطه المنظرون بعلم القياس الكمي. في تجربة القياس الكمي الشائعة، يتم تسليط الفوتونات - وهي جزيئات صغيرة من الضوء - على عينة محل الاهتمام ثم يتم تسجيلها بكاميرا خاصة. لكي تكون التجربة فعالة، يجب تحضير الفوتونات بطريقة ما قبل الوصول إلى العينة. أظهر الباحثون أنه يمكنهم استخدام محاكاة السفر عبر الزمن لتغيير الفوتون الأصلي بأثر رجعي، حتى لو تعلموا أفضل طريقة لإعداد الفوتون بعد وصوله إلى العينة.
ولتعويض الاحتمال الكبير للفشل، يقترح المنظرون إرسال أعداد كبيرة من الفوتونات المتشابكة، مع العلم أن بعضها سيحمل في النهاية المعلومات الصحيحة والمحدثة. سيستخدمون بعد ذلك المرشحات للتأكد من مرور الفوتونات الصحيحة عبر الكاميرا، بينما ترفض المرشحات الفوتونات "السيئة" المتبقية.
أجرى المؤلف المشارك إيدان ماكونيل البحث أثناء دراسته للحصول على درجة الماجستير في مختبر كافنديش في كامبريدج وهو الآن طالب دكتوراه في ETH زيورخ. "بافتراض أن تكلفة إرسال الهدايا منخفضة، يمكننا إرسال العديد من الطرود في اليوم الأول. وفي اليوم الثاني، نعرف الهدية التي يجب إرسالها. وعندما يصل الطرد في اليوم الثالث، تكون هدية واحدة من كل أربع هدايا صحيحة، ونختار هذه الهدايا بإخبار المستلم بالتعبير الذي يجب التخلص منه."
وقال أرفيدسون-شوكور: "من المطمئن في الواقع أن تجاربنا تتطلب نجاح المرشحات". "إذا نجحت محاكاة السفر عبر الزمن لدينا في كل مرة، فسيكون العالم مكانًا غريبًا للغاية. النسبية وجميع النظريات التي نعتمد عليها لفهم الكون ستختفي من الوجود. بدلاً من آلة السفر عبر الزمن، ما نقترحه هو الغوص العميق في أساسيات ميكانيكا الكم. لا تسمح لك عمليات المحاكاة هذه بالعودة بالزمن وتغيير ماضيك، ولكنها تسمح لك بحل مشاكل الأمس لخلق غد أفضل."