Tijdmachine ontwikkeld op kwantumniveau

Share Button

Natuurkundigen bouwden een werkende tijdmachine op kwantumschaal, althans een gelijkwaardige simulatie daarvan.

Gesloten tijdachtige curve
Op kwantumniveau bestaat er geen tijd. Tijdreizen gebeurt op kwantumniveau voortdurend. Een positron bijvoorbeeld, is een elektron dat terugreist in de tijd. Ook de algemene relativiteitstheorie laat oplossingen toe die, anders dan veel mensen denken, tijdreizen. Wel moeten deze “tijdreizen” beginnen en eindigen op hetzelfde punt: een gesloten tijdachtige curve, zegt een natuurkundige.

Een gesloten tijdachtige curve. Bron: geek.com

Een gesloten tijdachtige curve. Bron: geek.com

Grootvaderparadox
Tijdreizen leidt bijvoorbeeld tot de grootvaderparadox. Stel, je reist terug in de tijd en vermoordt je grootvader. Dan kan je niet bestaan. Maar als je niet bestond, had je grootvader nog geleefd, en was jij geboren, met de fatale gevolgen van dien voor je grootvader.

Biljartbal botst met zichzelf
In de jaren ’90 ontdekten kosmologen, dat een gesloten tijdachtige curve wordt beschermd tegen tijdreizen. Als een klassiek object een gesloten tijdloop zou binnentreden, botst het direct met een toekomstige versie van zichzelf. Kwantummechanische objecten kennen dit probleem niet. De natuurkundige David Deutsch liet zien [2] dat deeltjes niet alleen een tijdachtige gesloten curve binnen kunnen treden, maar dat op een manier kunnen doen die het onmogelijk maken om sneller dan het licht informatie door te seinen. Hiermee worden grootvaderparadoxen voorkomen, hoewel op lokaal niveau oorzaak en gevolg door elkaar worden gehaald.

Dit resultaat betekent dat het mogelijk is om deeltjes in gesloten tijdlussen gebruikt kunnen worden om zogeheten niet-deterministische polynomiale (NP-volledige) problemen op te lossen in polynomiale tijd. In lekentaal: in eindige tijd onoplosbare problemen, zoals het handelsreizigersprobleem, kunnen nu wel berekend worden. Ook kan Heisenbergs onzekerheidsprincipe omzeild worden.

Het is tot nu toe nog niemand gelukt om een gesloten tijdcurve a la Deutsch te creëren. Martin Ringbauer en enkele collega’s van de universiteit van Queensland in Australië zeggen nu dat het niet nodig is om een gesloten tijdachtige curve te creëren om te testen hoe het zich gedroeg[1].

Tijdmachinesimulator
In plaats hiervan hebben deze onderzoekers een kwantumsysteem gecreëerd dat het gedrag van een foton, dat door een gesloten tijdlus met zijn eerdere versie wisselwerkt, nabootst. Met andere woorden: de onderzoekers bouwden een tijdmachinesimulator.
De tijdmachinesimulator bestaat uit een foton dat met een oudere versie van zichzelf wisselwerkt. Dat komt overeen met een enkel foton dat met een ander foton, dat gevangen zit in een gesloten tijdlus, wisselwerkt. Dit kon weer door een foton te splitsen in twee fotonen. Deze delen dezelfde golffunctie.

Legenda:  De fotonen reizen van links naar rechts.  FC: optische vezels POL: Glan-Taylor polarisator QWP: kwartgolf (pi/2) optisch actief kristal HWP: halve-golf (pi) optisch actief kristal PPBS: straalsplitser APD: lawine-fotondetectoren, meetapparaat De kwantumstaat |ψi resp. CUxz worden gemanipuleerd door de hoeken θxz resp. φ te veranderen.

Legenda:
De fotonen reizen van links naar rechts.
FC: optische vezels
POL: Glan-Taylor polarisator
QWP: kwartgolf (pi/2) optisch actief kristal
HWP: halve-golf (pi) optisch actief kristal
PPBS: straalsplitser
APD: lawine-fotondetectoren, meetapparaat
De kwantumstaat |ψi resp. CUxz worden gemanipuleerd door de hoeken θxz resp. φ te veranderen.

Deze kwantumverstrengelde fotonen worden door een optisch circuit gestuurd, dat ze een instelbare polarisatie meegeeft.  Verderop in de installatie raken ze een straalsplitser die gedeeltelijk polariseert. Door de experimentele parameters juist in te stellen, kan dit verstrengelde systeem het gedrag van een foton, dat met een oudere versie van zichzelf wisselwerkt, nabootsen. Het resultaat is te zien aan de uitgaande lichtbundel.

Baanbrekende resultaten
Volgens Ringbauer en zijn coauteurs kunnen ze met hun meetopstelling kwantumstaten meten die op een andere manier niet te meten zijn. Ook bevestigen ze een voorspelling van Deutsch, dat de “tijdmachine” in overeenkomst is met de relativiteitstheorie. Er treden geen grootvaderparadoxen op. De onderzoekers denken dat ze daarom de relaties tussen kwantummechanica en de relativiteitstheorie beter kunnen bestuderen. En hiermee de ultieme droom van veel natuurkundigen – het oplossen van het conflict tussen de algemene relativiteitstheorie en kwantummechanica – vervullen.

Bronnen
1.  Ringbauer et al., Experimental Simulation of Closed Timelike Curves, ArXiv preprint server, 2015
2. D. Deutsch, Quantum mechanics near closed timelike lines, Phys. Rev. D 44, 3197, 1997

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

6 reacties

  1. mike schreef:

    snap er geen bal van

  2. nutter schreef:

    who uses the right side anyways?!?!?

  3. Lacsap schreef:

    Als ik het goed begrijp werkt het zonder kwantumverstrengeling niet en dus heb je er geen zak aan want je kan niet iets uit het verleden met iets in de toekomst verstrengelen. Ze verstrengelen nu dus eerst in de zelfde tijdfase een foton en daarmee kan je dan een tijdreis nabootsen.

  4. Tim schreef:

    Als ik het een beetje begrijp dan is dit echt een behoorlijke ontdekking, omdat dit een stap verder is om quantummechanica te verenigen met de relativiteitstheorie.
    Ben hier al lang niet meer geweest maar vond dit toch wel mooi bericht.

  5. Bonusje schreef:

    whahaha dús ze kregen al licht uit hun budgetfund nog voor ze het gebouwd hadden…?

    Toe maar ..nog wat quantumpap en relatief kruid er bij voor het mysteriebudget van ongekend hoog intelligentie waar we niet aan kunnen tippen echter wel steeds ons poen wil…er onbegrijpelijk mee verstrengeld ?

    Best bankrobberies of history …fake political religious and science agenda´s

    Meer ge wist natuurlijk al dat ik dit ging schrijven…via budgetvriendelijk quantumsprong voormoderatie

    #f#ckthescientist

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger