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Quantenzeitmaschine löst Großvater-Paradoxon
Von all den seltsamen Konsequenzen der Quantenmechanik ist eine der seltsamsten der Begriff der Nachselektion: die Fähigkeit, eine Berechnung auszulösen, die bestimmte Ergebnisse automatisch ignoriert.
Hier ein Beispiel: Angenommen, Sie haben einen langen, gewundenen Ausdruck mit einer erschreckend großen Anzahl von Variablen. Die Frage, die Sie beantworten möchten, ist, welche Kombination von Variablen den Ausdruck logisch wahr macht. Und der konventionelle Weg, es zu lösen, ist rohe Gewalt: Probieren Sie jede Kombination von Variablen aus, bis Sie eine finden, die funktioniert. Das ist schwierig.
Die Nachselektion macht die Lösung jedoch leicht zu finden. Lassen Sie einfach zu, dass die Variablen einen beliebigen Wert annehmen, und wählen Sie dann eine Nachauswahl unter der Bedingung aus, dass die Antwort wahr sein muss. Dies ignoriert automatisch alle falschen Uns, die auftauchen.
Die Nachselektion ist umstritten, weil sie zu allen möglichen fantastischen Vorhersagen über die Leistungsfähigkeit von Quantencomputern führt. Niemand ist sich ganz sicher, ob diese Art von Berechnungen möglich sind oder wie man sie erreicht, aber die Quantenmechanik scheint sie zuzulassen.
Jetzt wird die Nachauswahl dank einiger neuer Ideen von Seth Lloyd vom Massachusetts Institute of Technology und ein paar Kumpels noch seltsamer. Sie sagen, dass, wenn Sie die Nachselektion mit einem anderen seltsamen Quantenverhalten namens Teleportation kombinieren, Sie eine Zeitmaschine bauen können.
Bevor wir uns ansehen, wie diese Idee funktioniert, eine kurze Erinnerung an die Quantenteleportation. Diese nutzt das Phänomen der Verschränkung, um an einem Punkt im Raum einen Quantenzustand zu reproduzieren, der zuvor an einem anderen Punkt im Raum existierte.
Die Idee von Lloyd und Co. besteht darin, die Nachauswahl zu verwenden, um diesen Prozess in umgekehrter Reihenfolge durchzuführen. Die Nachselektion stellt sicher, dass nur eine bestimmte Art von Zustand teleportiert werden kann. Dies setzt sofort eine Grenze für den Zustand, in dem sich das ursprüngliche Teilchen befunden haben muss, bevor es teleportiert wurde. Tatsächlich ist der Zustand dieses Teilchens in der Zeit zurückgereist.
Das Erstaunliche an dieser Zeitmaschine ist, dass sie nicht von den üblichen Paradoxien der Zeitreise geplagt wird, wie dem Großvater-Paradoxon, bei dem ein Teilchen in der Zeit zurückreist und sich irgendwie selbst daran hindert, überhaupt zu existieren.
Lloyds Zeitmaschine umgeht dies aufgrund der Wahrscheinlichkeitsnatur der Quantenmechanik: Alles, was diese Zeitmaschine zulässt, kann dank dieser Wahrscheinlichkeitsgesetze sowieso mit endlicher Wahrscheinlichkeit passieren.
Ein weiteres interessantes Merkmal dieser Maschine ist, dass sie keine der Verzerrungen der Raumzeit benötigt, auf die herkömmliche Zeitmaschinen angewiesen sind. In diesen muss das Gefüge der Raumzeit rücksichtslos so verdreht werden, dass die Zeitreise stattfinden kann. Diese Bedingungen können in den extremen Umgebungen des Universums wie in Schwarzen Löchern existieren, aber wahrscheinlich nirgendwo anders.
Die Tatsache, dass ähnliche Zeitmaschinen auch möglich sein könnten, wenn die Quantenmechanik an ihre Grenzen getrieben wird, legt einen Weg nahe, der sich als fruchtbar erweisen könnte, diese unterschiedlichen Wissenschaftsbereiche zu vereinen. Unsere Hoffnung ist, dass sich diese Theorie bei der Formulierung einer Quantentheorie der Gravitation als nützlich erweisen kann, sagen Lloyd und Freunde.
Wo könnte ihre Zeitmaschine gebaut werden? Das ist auch eine heikle Frage. Eine Nachselektion kann nur auftreten, wenn die Quantenmechanik nichtlinear ist, was theoretisch möglich erscheint, aber in der Praxis nie beobachtet wurde. Alle bisherigen Beweise sind, dass die Quantenmechanik linear ist. Tatsächlich schlagen einige Theoretiker vor, dass die scheinbar unmöglichen Dinge, die die Nachselektion ermöglicht, eine Art Beweis dafür sind, dass die Quantenmechanik linear sein muss.
Wenn jedoch nichtlineares Verhalten zulässig ist, sind Zeitreisen überall dort möglich, wo sie stattfinden. Wie Lloyd und Co. sagen: Es ist möglich, dass Partikel (und im Prinzip auch Menschen) von der Zukunft in die Vergangenheit tunneln.
Zünde den Delorean an.
Ref: arxiv.org/abs/1007.2615 : Die Quantenmechanik von Zeitreisen durch postselektierte Teleportation