Čas v podání umělce. Tmavá tvář starce vlevo, minulost, se obrací dozadu, mladík vpravo hledí do budoucnosti, ke světlu, kdežto dospělý muž se dívá pozorovateli do očí. Kredit: Tizian (volné dílo).

Pokud jde o každodenní realitu, ta vnímá čas jako neúprosný metronom, tikající věčným tempem od minulosti k budoucnosti. Kvantoví fyzici ovšem, jak je jejich zvykem, mají k podobným jistotám poněkud frivolní vztah. Když na to přijde, mohou si simulovat různé kvantové skopičiny, včetně kreativních úprav šipky času.

Vlevo klasický kvantový experiment, vpravo vylepšení se simulovanou uzavřenou světočárou. Kredit: Arvidsson-Shukur et al. (2023), Physical Review Letters.

Přesně tím se nedávno zabýval tým, který vedl David Arvidsson-Shukur z britské University of Cambridge. Pomocí manipulace s entanglementem kvantově simulovali hypotetické uzavřené časupodobné křivky, tedy světočáry v Lorentzově varietě, příšerky, které vykukují jako gremlini z některých extravagantních řešení rovnic obecné teorie relativity, například těch s průchozími červími děrami.

Nedělali to jenom tak pro zábavu. Šlo jim o kvantovou metrologii, tedy o vysoce přesné měření nezměřitelného, protože kvantové objekty mají, jak známo, s měřením problémy. Ukázalo se, že entanglement s využitím zmíněných kvantových simulací může řešit problémy, které byly doposud považovány za neřešitelné.

David Arvidsson-Shukur. Kredit: University of Cambridge.

Jak něco takové funguje? Jak říká Arvidsson-Shukur, představte si, že chcete někomu poslat dárek. Ale musíte ho poslat první den, aby bylo jisté, že dorazí třetí den.

Logo University of Cambridge.

Problém je v tom, že seznam přání oslavence dostanete druhý den. Ve scénáři s klasickou časovou osou není možné vědomě poslat správný dárek.

A teď si představte, že můžete změnit dárek posílaný první den, podle informace ze seznamu přání přijatého až druhý den. (Hypotetická) manipulace s kvantovým entanglementem badatelům umožnila zpětně změnit výsledek akce, aby si tím zajistili, že půjde o výsledek, jaký chtěli.

Pozoruhodné je, že tento trik s uzavřenou světočárou funguje jenom v jednom případě ze čtyř. Jeho šance na úspěch je tedy 25 procent. Pokud jde o přirovnání s dárky, při využití manipulace entanglementu by bylo dobré poslat velké množství dárků, přičemž čtvrtina z nich by splnila přání obdarovaného. Kvantoví fyzici zřejmě nezmění své zvyky při oslavách, ale jejich výsledky by se mohly promítnout do nových postupů kvantové metrologie.

Video: David Arvidsson-Shukur (University of Cambridge) | Quanta Seminar

Video: Operational & information-theoretic measure of quantum-particle presence: David Arvidsson-Shukur

Literatura

University of Cambridge 12. 10. 2023.

Physical Review Letters 131: 150202.