Em pesquisa por uma equipe do Laboratório Nacional de Los Alamos, Alice prepara seu qubit e aplica o U unitário de embaralhamento de informações a este e a muitos outros qubits ao mesmo tempo. Bob mede seu qubit em qualquer base, lançando o qubit para um estado desconhecido por Alice. Alice ainda pode reconstruir suas informações por meio de um único U † unitário de decodificação. Crédito:Laboratório Nacional de Los Alamos
Usando um computador quântico para simular a viagem no tempo, pesquisadores demonstraram que, no reino quântico, não há "efeito borboleta". Na pesquisa, informações - qubits, ou bits quânticos - 'viagem no tempo' no passado simulado. Um deles é então fortemente danificado, como pisar em uma borboleta, falando metaforicamente. Surpreendentemente, quando todos os qubits retornam ao 'presente, 'eles aparecem praticamente inalterados, como se a realidade fosse autocurativa.
"Em um computador quântico, não há problema em simular a evolução oposta no tempo, ou simular a execução de um processo de trás para frente, "disse Nikolai Sinitsyn, um físico teórico do Laboratório Nacional de Los Alamos e co-autor do artigo com Bin Yan, um pós-doutorado no Center for Nonlinear Studies, também em Los Alamos. "Portanto, podemos realmente ver o que acontece com um mundo quântico complexo se viajarmos de volta no tempo, adicionar pequenos danos, e retorno. Descobrimos que nosso mundo sobrevive, o que significa que não há efeito borboleta na mecânica quântica. "
Na história de ficção científica de Ray Bradbury de 1952, "Um som de trovão, "um personagem usou uma máquina do tempo para viajar ao passado profundo, onde ele pisou em uma borboleta. Ao retornar ao tempo presente, ele encontrou um mundo diferente. Esta história é frequentemente creditada por cunhar o termo "efeito borboleta, "que se refere à sensibilidade extremamente alta de um complexo, sistema dinâmico às suas condições iniciais. Em tal sistema, cedo, pequenos fatores passam a influenciar fortemente a evolução de todo o sistema.
Em vez de, Yan e Sinitsyn descobriram que simular um retorno ao passado para causar pequenos danos locais em um sistema quântico leva a apenas pequenos, danos locais insignificantes no presente.
Este efeito tem aplicações potenciais em hardware de ocultação de informações e dispositivos de teste de informações quânticas. As informações podem ser ocultadas por um computador, convertendo o estado inicial em um estado fortemente emaranhado.
"Descobrimos que mesmo que um intruso execute medições de danos ao estado no estado fortemente emaranhado, ainda podemos recuperar facilmente as informações úteis porque esse dano não é ampliado por um processo de decodificação, "Yan disse." Isso justifica falar sobre a criação de hardware quântico que será usado para ocultar informações. "
Esta nova descoberta também pode ser usada para testar se um processador quântico é, na verdade, trabalhando por princípios quânticos. Uma vez que o recém-descoberto efeito sem borboleta é puramente quântico, se um processador executa o sistema de Yan e Sinitsyn e mostra esse efeito, então deve ser um processador quântico.
Para testar o efeito borboleta em sistemas quânticos, Yan e Sinitsyn usaram teoria e simulações com o processador quântico IBM-Q para mostrar como um circuito poderia evoluir um sistema complexo aplicando portas quânticas, com causa e efeito para frente e para trás.
Presto, um simulador quântico de máquina do tempo.
No experimento da equipe, Alice, um agente substituto favorito usado para experimentos de pensamento quântico, prepara um de seus qubits no tempo presente e o executa de trás para frente no computador quântico. No passado profundo, um intruso - Bob, outro substituto favorito - mede o qubit de Alice. Esta ação perturba o qubit e destrói todas as suas correlações quânticas com o resto do mundo. Próximo, o sistema é executado para a frente até o momento presente.
De acordo com Ray Bradbury, Os pequenos danos de Bob ao estado e todas as correlações no passado devem ser aumentados rapidamente durante a complexa evolução no tempo. Portanto, Alice não deve ser capaz de recuperar suas informações no final.
Mas não foi isso que aconteceu. Yan e Sinitsyn descobriram que a maior parte das informações locais atuais estavam escondidas no passado remoto na forma de correlações quânticas essencialmente que não podiam ser danificadas por pequenas adulterações. Eles mostraram que a informação retorna ao qubit de Alice sem muito dano, apesar da interferência de Bob. Contra-intuitivamente, para viagens mais profundas ao passado e para mundos maiores, "A informação final de Alice retorna para ela ainda menos danificada.
"Descobrimos que a noção de caos na física clássica e na mecânica quântica deve ser entendida de forma diferente, "Sinitsyn disse.
