Un nou studiu al unei călătorii simulate în trecut a unui sistem cuantic arată ca aşa-numitul efect al fluturelui pentru astfel de sisteme nu este valabil; sistemul se întoarce în prezent mai mult sau mai puţin fără să sufere modificări majore.
Faimosul efect al fluturelui, cel în care o mică schimbare în condiţiile iniţiale are ca efect o schimbare majoră în evoluţia sistemului, este un efect faimos, descoperit de Edward Lorenz, care arăta cum formarea unui uragan poate fi generată de bătăile aripilor unui fluture în urmă cu mai multe săptămâni într-un loc îndepărtat.
Citește și:
¤ Scurtă introducere în teoria haosului
¤ La ce se referă, în fapt, efectul fluturelui
Ce se întâmplă însă cu acest efect dacă în locul unui sistem clasic avem un sistem cuantic?
Un sistem format de exemplu din qubiţi, adică echivalentul cuantic al bitului, care se găseşte într-o suprapunere stări cuantice. Dacă un astfel de sistem călătoreşte în trecut şi i se aplică schimbări, evoluţia sistemului cuantic suferă la rândul lui de efectul fluturelui cuantic? Evident, o călătorie reală în trecut nu este posibilă (cel puţin în prezent), însă aceasta poate fi simulată pe calculator. Este exact ceea ce au făcut doi cercetători, Nicolai Sinistyn de la Los Alamos Naţional Laboratory şi Bin Yan, post-doctorand la Center for Nonlinear Studies, Los Alamos, care într-un articol publicat recent în revista Physical Review Letters arată că în cazul unui sistem cuantic nu există efectul fluturelui! Sistemul, după o călătorie virtuală în trecut, evoluează spre prezent într-o stare extrem de asemănătoare cu cea de la care a pornit, chiar dacă în trecut starea sistemului este alterată.
Pentru a obţine aceste rezultat cei doi cercetători au folosit computerul IBM-Q, care are un procesor cuantic, cu ajutorul căruia cercetătorii au simulat călătoria în trecut a unui sistem de qubiţi. Cum spuneam, qubitul este echivalentul cuantic al bitului clasic; în timp ce bitul poate fi 0 sau 1, qubitul este simultan 0 şi 1, bazându-se pe suprapunerea stărilor cuantice.
Ce anume au descoperit deci cercetătorii? Mai întâi Alice, nume tipic folosit în experimentele cuantice, a pregătit un sistem de qubiţi în prezent. Acest sistem a fost trimis în trecut (repet că este vorba despre o simulare pe calculator şi nu de o călătorie adevărată în trecut!), unde Bob, un alt nume tipic folosit în experimente cuantice mentale, măsoară qubiţii trimişi de Alice, distrugându-i. Acest fapt este legat de procesul de măsurare, care distruge suprapunerea cuantică, colapsând sistemul într-una dintre stări. Această activitate de măsurare a sistemului de qubiţi efectuată de Bob distruge corelaţiile cuantice.
În cadrul simulării sistemul evoluează spre prezent, ceea ce, dacă efectul fluturelui şi-ar spune cuvântul, ar trebui să facă astfel încât Alice să nu fie în stare să recupereze informaţia pe care o avea iniţial.
Ceea ce se întâmplă însă este extrem de interesant: cea mai mare parte a informaţiei este ascunsă sub forma corelaţiilor cuantice în trecut, însă aceasta nu se pierde şi nici nu este afectată. Alice poate să recupereze informaţia din qubiţi aproape fără pierderi, în ciuda faptului că Bob a alterat şi schimbat starea sistemului în trecut. Ba mai mult, ceea ce s-a observat este că cu cât călătoria în trecut este mai îndepărtată şi cu cât lumea este mai mare, cu atât pierderile de informaţie din prezent sunt mai mici.
Acesta proprietate extrem de interesantă ar putea fi folosită în viitor pentru a verifica dacă un procesor este cu adevărat cuantic sau nu, adică dacă lucrează având la baza proprietăţi cuantice sau, dimpotrivă, se bazează, cel puţin parţial, pe fizică clasică. Dacă nu există efectul fluturelui – atunci sistemul este cuantic!
Mecanica cuantică, această teorie a lumii microscopice pe care încă o studiem în laboratoare, este la baza unor noi tehnologii incredibile, precum computerele cuantice, care, la rândul lor, au capacități incredibile, cum ar fi, de exemplu, aceea de a demonstra că efectul fluturelui nu există în lumea cuantică.
