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量子实验显示时间可倒流：未来能改变过去
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北京时间12日消息，据国外媒体报道，你的过去影响你的现在，你的现在则改变你的未来。如果时间也像空间一样，未来是否也能影响过去和现在？根据一项引人注目的新研究，这种可能性是存在的。在研究中进行的量子力学实验中，美国科学家发现了这样的证据。 研究中，美国科学家设计了一系列新实验，探测单一粒子的量子力学特性。这个粒子拥有一个未知的状态，测量前也丝毫不明确。测量行为本身迫使这个粒子崩溃成一种明确状态，就像薛定谔猫实验所展示的那样。华盛顿大学的卡特-穆奇教授发现在知道一个粒子的未来结果之后，它过去的状态发生改变。在不知道这一信息情况下，这种状态更有可能保持原样。换句话说，知道未来的结果能够改变过去。 如果在经典世界证明存在这种现象，意味着我们当前的所做作为受到未来的我们做出的决定影响。虽然仍旧是一个理论，但物理学家已经研制出允许他们测量微妙量子力学特性的设备，以确定量子世界是否存在这种情况。穆奇教授利用这种设备观测两个处于不同演化阶段的粒子的量子态。通过将一个电路放入微波盒，他探测到量子态。一些微波光子—或者说光粒子—被送入微波盒，它们的量子场与电路发生交互作用。当光子逃出盒子时，它们携带上有关量子系统的信息。 穆奇教授指出：“我们每一次启动实验都让量子位形成两种状态叠合在一起，而后进行一次强测量但隐藏结果，随后继续对这个系统进行弱测量。”在此之后，他们尝试对隐藏的结果进行预测，就像推断一场谋杀谜团的缺失一环一样。穆奇说：“往前计算—确定这个系统处于一种特定状态的可能性—你猜对的几率只有50%。此外，你也可以利用因果矩阵往后计算，聚焦所有方程式并让它们掉头。它们仍然有效，你能够沿着一条向后的轨迹移动。量子世界存在向后的轨迹，也存在向前的轨迹，如果我们同时关注两条轨迹并对相关信息进行衡量，我们所做的行为便是一种‘事后预测’或者说‘追溯’。” 进行追溯时，预测的准确性达到90%。在利用存储的量子系统早期状态测量数据进行核实之后，正确率达到十分之九。这说明在量子世界时间既往前移动，又往后移动，在经典世界则只往前移动。穆奇教授在接受英国媒体采访时指出这就像你将钥匙放在屋子里的什么地方，但却记不起来。在量子世界，这个钥匙可以同时存在于房子的每一个房间。你最终在厨房找到钥匙。如果是在经典世界，这意味着钥匙被你放在厨房，但在量子世界，钥匙最初被你放在哪则充满不确定性。穆奇指出“后知之明”可用于对钥匙过去的位置进行更准确的预测。 当前进行的实验中准确性的提高意味着测量的量子态不知何故将来自未来和过去的信息结合在一起。在经典世界，时间就像是一个箭头，只往前移动。但在量子世界，时间却是一个双箭头。穆奇说：“现在尚不清楚在由无数粒子构成的现实世界，时间为何只往前移动并且熵始终处于增长之中。很多人都在研究这个问题，我认为可在几年后揭开这个谜团。”（孝文） 延伸阅读中国学者量子领域又获重要进展 中新网合肥2月6日电（记者 吴兰）记者从中科大获悉，该校科研人员在量子领域又获重要进展，在国际上首次实现光子轨道角动量纠缠的量子存储，进一步证明了基于高维量子中继器实现远距离、大信息量的量子信息传输的可行性。 据悉，这项研究成果于2月4日发表在国际物理学权威期刊《物理评论快报》上。 光子的轨道角动量产生于电磁波的螺旋相位面，不同的轨道角动量对应着不同的光强空间分布，可以构成一个无限维的完备的Hilbert空间。将光子编码在轨道角动量空间可以大幅度增加光子的信息携带量。此外，利用光子的高维编码态还可以提高量子密钥传输的安全性，实现诸如量子全息隐形传态、量子镜像密集编码、全息量子计算等量子信息协议，还可以应用于量子力学基本问题的研究。 据介绍，远距离量子通信的实现必须借助于一系列的量子中继器，其中量子存储单元是构成量子中继器的核心。通过在相邻存储单元之间建立量子纠缠，利用量子纠缠交换技术就可以实现量子中继，进而拓展信息传输的距离。因此实现大信息量、长距离的量子信息传输首先必须解决的关键问题就是量子高维纠缠的存储。尽管目前已成功实现了携带轨道角动量信息的单光子存储，但有关轨道角动量纠缠存储方面的研究仍然是一片空白，是国际量子信息领域中的一个热点研究领域。 中科院量子信息重点实验室的史保森教授等一直致力于携带轨道角动量光子的存储研究。继2013年在国际上首次实现携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲的存储后，通过实验首次实现了光子轨道角动量纠缠在两个存储单元之间的存储。据介绍，这项工作对实现高维量子中继和远距离大信息量量子信息传输具有重要意义。  2014年12月，科学家提出了另一项理论，认为大爆炸发生时出现一个“镜像宇宙”，与我们的宇宙相对应，朝着相反的方向在时间中穿梭。每个宇宙上的智能生物都能感受到另一个宇宙向后移动。 |
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