زمان در دستان علم؛ فیزیکدانان موفق به معکوس کردن زمان شدند!

در جهان عجیب و پیچیده فیزیک کوانتوم، قوانین زمان و فضا قابل تغییر هستند و محققان اکنون موفق شده‌اند با استفاده از ذرات نور، مفهوم سفر در زمان و اصلاح خطاها را در سیستم‌های کوانتومی به واقعیت نزدیک کنند.

به گزارش فرارو به نقل از پاپیولر مکانیکس، در قلمرو شگفت‌انگیز فیزیک کوانتوم، جایی که قوانین معمولی دنیای فیزیکی دیگر کاربرد ندارند، اتفاقات غیرممکن به نظر ممکن می‌شوند.

پدیده‌هایی مانند برهم‌نهی، درهم‌تنیدگی و حتی تلپورت در این جهان زیراتمی امکان‌پذیر است. حالا دانشمندان آکادمی علوم اتریش و دانشگاه وین قدمی فراتر گذاشته‌اند و نوعی «سفر در زمان» را به این فهرست اضافه کرده‌اند.

در چند مقاله منتشر شده در ژورنال‌های آنلاین از جمله Optica، arXiv و Quantum، پژوهشگرانی همچون میگل ناواسکوئس از آکادمی علوم اتریش و فیلیپ والتِر از دانشگاه وین، امکان سرعت‌بخشی، کندسازی و حتی بازگرداندن جریان زمان در یک سیستم کوانتومی را بررسی کرده‌اند.

ناواسکوئس این پدیده را با تجربه‌های مختلف تماشای فیلم مقایسه می‌کند: «در یک سینما [فیزیک کلاسیک]، فیلم از ابتدا تا انتها پخش می‌شود، بدون توجه به خواسته تماشاگر. اما در خانه [جهان کوانتومی]، ما یک کنترل از راه دور داریم. می‌توانیم فیلم را به صحنه‌ای قبلی بازگردانیم یا چند صحنه جلو بزنیم.»

پژوهشگران این دستکاری زمان را با «تکامل» یک فوتون منفرد هنگام عبور از یک بلور انجام دادند. با استفاده از دستگاه آزمایشی موسوم به «سوئیچ کوانتومی»، فوتون نور قبل از شروع سفرش به حالت قبلی خود بازمی‌گردد. این روند شبیه سفر در زمان سبک دکتر براون نیست، بلکه بیشتر به بازگرداندن یا تغییر وضعیت ذرات کوانتومی مربوط می‌شود که ناواسکوئس پیش‌تر آن را «ترجمه زمانی» توصیف کرده بود.

اما این فرآیند درست مانند دکمه بازگردانی تلویزیون نیست، زیرا در کوانتوم مشاهده یک سیستم باعث تغییر آن می‌شود و ردگیری مسیر سیستم در زمان را غیرممکن می‌کند. با این حال، پروتکل‌های بازگردانی هنوز کار می‌کنند، زیرا می‌توانند بدون دانستن تغییرات یا «دینامیک داخلی» سیستم انجام شوند.

این «ماشین زمان کوانتومی» تنها به عقب حرکت نمی‌کند؛ ناواسکوئس می‌گوید روشی برای پیش‌برد زمان تکاملی نیز یافته‌اند. او توضیح می‌دهد: «برای اینکه یک سیستم در یک سال به اندازه ۱۰ سال پیر شود، باید ۹ سال دیگر را از سیستم‌های دیگر بگیریم و به سیستم دهم بدهیم. در پایان سال، سیستم دهم ۱۰ سال پیر می‌شود و ۹ سیستم دیگر تغییری نمی‌کند.»

با این حال، این دستاوردها هنوز برای سفر انسان‌ها در زمان عملی نیست؛ زیرا بازسازی اطلاعات یک انسان، حجم فوق‌العاده‌ای از داده‌ها را نیاز دارد و دانشمندان تخمین زده‌اند انجام آن حتی برای یک ثانیه میلیون‌ها سال طول می‌کشد.

هدف تیم‌های پژوهشی آکادمی علوم اتریش و دانشگاه وین، سفر به آینده دور نیست، بلکه افزایش توان پردازنده‌های کوانتومی و قابلیت اصلاح خطاها در سیستم‌هاست. همان‌طور که اگر زندگی دکمه بازگشت داشت، همه از آن استفاده می‌کردند، این پیشرفت می‌تواند به دنیای محاسبات کوانتومی فرصت‌های تازه‌ای بدهد.

این کشف نشان می‌دهد حتی مفاهیم علمی که زمانی در حد ایده‌های علمی-تخیلی بودند، در جهان کوانتومی قابلیت تحقق دارند و محدودیت‌های معمول زمان و خطاهای طبیعی را می‌توان با بهره‌گیری از قوانین زیراتمی به نحوی دور زد. چنین تحقیقاتی می‌توانند در آینده نزدیک، پردازش اطلاعات، شبیه‌سازی‌ها و حتی محاسبات حساس به خطا را به سطحی بی‌سابقه برسانند و مسیر تازه‌ای برای علوم و فناوری‌های پیشرفته باز کنند.

این دستاورد علمی نه تنها مرزهای درک ما از زمان و فضا را گسترش می‌دهد، بلکه نویدبخش آینده‌ای است که در آن اشتباهات و محدودیت‌های سنتی، حتی در سطح ذرات بنیادی، قابل اصلاح خواهند بود.