Een kwantumcomputer gebruiken om tijdreizen te simuleren, onderzoekers hebben aangetoond dat, in het kwantumrijk, er is geen "vlindereffect". In het onderzoek, informatie—qubits, of kwantumbits - 'tijdreizen' naar het gesimuleerde verleden. Een ervan is dan sterk beschadigd, alsof je op een vlinder stapt, figuurlijk gesproken. Verrassend genoeg, wanneer alle qubits terugkeren naar het 'heden, ' ze lijken grotendeels ongewijzigd, alsof de werkelijkheid zichzelf geneest.

"Op een kwantumcomputer er is geen probleem om tegengestelde evolutie te simuleren, of simuleren dat een proces terug in het verleden loopt, " zei Nikolai Sinitsyn, een theoretisch fysicus bij Los Alamos National Laboratory en co-auteur van het artikel met Bin Yan, een postdoc in het Centrum voor Niet-lineaire Studies, ook in Los Alamos. "Dus we kunnen echt zien wat er gebeurt met een complexe kwantumwereld als we terug in de tijd reizen, voeg kleine schade toe, En terugkomen. We ontdekten dat onze wereld overleeft, wat betekent dat er geen vlindereffect is in de kwantummechanica."

In het sciencefictionverhaal van Ray Bradbury uit 1952, "Een geluid van donder, " een personage gebruikte een tijdmachine om naar het diepe verleden te reizen, waar hij op een vlinder stapte. Bij terugkeer naar de huidige tijd, hij vond een andere wereld. Dit verhaal wordt vaak toegeschreven aan het bedenken van de term "vlindereffect, " wat verwijst naar de extreem hoge gevoeligheid van een complex, dynamisch systeem terug naar zijn beginvoorwaarden. In een dergelijk systeem, vroeg, kleine factoren hebben een sterke invloed op de evolutie van het hele systeem.

In plaats daarvan, Yan en Sinitsyn ontdekten dat het simuleren van een terugkeer naar het verleden om kleine lokale schade in een kwantumsysteem te veroorzaken, leidt tot slechts kleine, onbeduidende lokale schade in het heden.

Dit effect heeft potentiële toepassingen in informatieverbergende hardware en het testen van kwantuminformatie-apparaten. Informatie kan door een computer worden verborgen door de begintoestand om te zetten in een sterk verstrengelde toestand.

"We ontdekten dat zelfs als een indringer toestandsschadelijke metingen uitvoert aan de sterk verstrengelde toestand, we kunnen nog steeds gemakkelijk de nuttige informatie herstellen omdat deze schade niet wordt vergroot door een decoderingsproces, "Zei Yan. "Dit rechtvaardigt gesprekken over het maken van kwantumhardware die zal worden gebruikt om informatie te verbergen."

Deze nieuwe bevinding kan ook worden gebruikt om te testen of een kwantumprocessor is, in feite, werken volgens kwantumprincipes. Aangezien het pas ontdekte geen-vlindereffect puur kwantum is, als een processor het systeem van Yan en Sinitsyn draait en dit effect vertoont, dan moet het een kwantumprocessor zijn.

Om het vlindereffect in kwantumsystemen te testen, Yan en Sinitsyn gebruikten theorie en simulaties met de IBM-Q-kwantumprocessor om te laten zien hoe een circuit een complex systeem kan ontwikkelen door kwantumpoorten toe te passen, met voorwaartse en achterwaartse oorzaak en gevolg.

Vooruit, een quantum tijdmachine-simulator.

In het experiment van het team, Alice, een favoriete vervangingsagent die wordt gebruikt voor kwantumgedachte-experimenten, bereidt een van haar qubits in de huidige tijd voor en voert deze achteruit door de kwantumcomputer. In het diepe verleden, een indringer - Bob, een andere favoriete stand-in:meet de qubit van Alice. Deze actie verstoort de qubit en vernietigt al zijn kwantumcorrelaties met de rest van de wereld. Volgende, het systeem loopt vooruit naar de huidige tijd.

Volgens Ray Bradbury, Bob's kleine schade aan de staat en al die correlaties in het verleden zouden snel moeten worden vergroot tijdens de complexe voorwaartse-in-tijd-evolutie. Vandaar, Alice zou op het einde niet in staat moeten zijn om haar informatie te herstellen.

Maar dat is niet wat er is gebeurd. Yan en Sinitsyn ontdekten dat de meeste huidige lokale informatie in het verre verleden verborgen was in de vorm van in wezen kwantumcorrelaties die niet konden worden beschadigd door kleine manipulatie. Ze toonden aan dat de informatie ondanks de tussenkomst van Bob zonder veel schade terugkeert naar de qubit van Alice. Niet intuïtief, voor diepere reizen naar het verleden en voor grotere "werelden, De laatste informatie van Alice komt nog minder beschadigd bij haar terug.

"We ontdekten dat het begrip chaos in de klassieke natuurkunde en in de kwantummechanica anders moet worden begrepen, ' zei Sinitsyn.