اثر پروانه‌ای در دنیای کوانتوم رد شد

برترین‌ها: اثر پروانه ای (Butterfly Effect) نظریه‌ای است که می‌گوید در صورت سفر در زمان، هر تغییر کوچکی در گذشته، می‌تواند عواقبی شدید هنگام بازگشت به حال حاضر داشته باشد.

در این شبیه‌سازی، پاره‌ای از اطلاعات با شبیه‌سازی در زمان به گذشته فرستاده می‌شود. این ارسال به گذشته و سفر در زمان باعث آسیب رسیدن به آن اطلاعات می‌شود. با این وجود، وقتی اطلاعات به زمان «حاضر» بازگردانده می‌شوند، به طور عمده دست نخورده باقی می‌مانند، و به گونه‌ای نامنتظره، هر چه اطلاعات به گذشته دورتری فرستاده شوند، در نهایت هنگام بازگشت به حال حاضر با آسیب کمتری روبه‌رو خواهند بود.

چنین تاثیری تنها در دنیای مکانیک کوانتومی کار می‌کند و این شبیه‌سازی نیز با کامپیوترهای کوانتومی انجام شد، چرا که سفر در زمان هنوز در دنیای واقعی ممکن نیست.

نیکولای سینیتسین، فیزیکدان نظری در آزمایشگاه ملی لس آلاموس، در بیانیه‌ای اظهار داشت: «در یک کامپیوتر کوانتومی به راحتی می‌توان ارزیابی زمان را برعکس شبیه‌سازی کرد یا فرآیندی را طراحی کرد که رو به عقب، در گذشته رخ می‌دهد. در واقع می‌توانیم ببینیم که اگر به گذشته سفر کنیم، آسیبی کوچک ایجاد کنیم و به حال حاضر برگردیم، در دنیای پیچیده کوانتوم چه اتفاقی می‌افتد. کشف کردیم که جهان ما پابرجا باقی می‌ماند، بدین معنا که در دنیای مکانیک کوانتوم تاثیر پروانه‌ای وجود ندارد.»

برای آزمایش اثر پروانه‌ای، این محققان از پردازشگر کوانتوم آی‌بی‌ام-کیو با دروازه‌های کوانتومی استفاده کردند که امکان شبیه‌سازی رو به جلو و رو به عقب علت و معلول را فراهم می‌آورد.

کامپیوتر‌ها و پردازشگرهای معمولی از «بیت» در تراشه خود استفاده می‌کنند و هر بیت تنها دو حالت دارد: «خاموش» یا «روشن»، که بنیان نظام دوگانه علم کامپیوتر است. [نظام صفر و یک]

کامپیوترهای کوانتوم به جای بیت از «کیوبیت» بهره می‌جویند که در آن واحد، می‌تواند خاموش، روشن، یا جایی در این میان باشد.

در این شبیه‌سازی، شخصی یک کیوبیت را در زمان به گذشته می‌فرستد، اتم مداخله‌گر دیگری در گذشته آن کیوبیت را اندازه‌گیری می‌کند که باعث می‌شود ارتباط کوانتومی آن تغییر کند.

دلیل این رخداد آن است که کوچک‌ترین تماس میان اتمی که رفتار کوانتومی از خود نشان می‌دهد با اتمی دیگر، بلافاصله باعث می‌شود که آن اتم از حالت کوانتوم خارج شود.

سپس این شبیه‌سازی رو به جلو انجام می‌شود تا آن کیوبیت به زمان حال آورده شود. محققان مشاهده کردند که به جای آن که اطلاعات موجود در آن به خاطر اثر پروانه‌ای بروز اتفاقی کوچک در گذشته، احیاناپذیر شود، از هر گونه آسیبی در امان مانده است. در استعاره معروف «اثر پروانه‌ای»، آن اتفاق کوچک در گذشته، معادل با پا گذاشتن روی یک شاپرک است.

آقای سینیتسین گفت: «ما به این نتیجه رسیدم که معنای هرج و مرج (chaos) در فیزیک کلاسیک با مفهوم آن در مکانیک کوانتوم کاملا متفاوت است.»

از این کشف می‌توان برای مخفی کردن اطلاعات (با تبدیل حالت اولیه آن به درهم‌تنیدگی کوانتومی) استفاده شود، و نیز می‌توان برای آزمایش دستگاه‌های کوانتومی از آن بهره جست.

از آنجا که دیگر می‌‌دانیم در دنیای مکانیک کوانتوم «اثر پروانه‌ای» وجود ندارد، اگر در یک شبیه‌سازی اطلاعات بازیابی‌شده متفاوت از اطلاعات اصلی باشد، ثابت می‌شود که آن پردازشگر کوانتومی درست کار نمی‌کند.