زمان هم جلو می‌رود هم به عقب بازمی‌گردد!

تحقیقات پیشگامانه در محاسبات کوانتومی نشان می‌دهد که زمان هم به جلو و هم عقب حرکت می‌کند و بسیاری از آنچه که ما در مورد ماهیت زمان می‌دانیم را تقویت می‌کند.یک تیم از فیزیکدانان کوانتومی در دانشگاه ملی سنگاپور دریافته است که زمان در مدل‌های محاسبات کوانتومی متفاوت رفتار می‌کند.آنها می‌گویند آنچه در سطح کوانتومی درست است، برای بقیه جهان نیز صادق است.

"عدم تقارن علّیت" چیست؟
این برای همه روشن است که زمان همیشه به جلو حرکت می‌کند و هرگز به عقب بازنمی‌گردد و تبدیل ساعت 7:00 به 7:01، دوشنبه به سه‌شنبه، و میانسالی به پیری و در نهایت به مرگ، منطقی است.این درک از زمان همچنین در رایانه‌های کلاسیک، که اطلاعات را به صورت یکی از دو حالت 0 یا 1 ذخیره می‌کنند، وجود دارد. پیش‌بینی این که در آینده چه اتفاقی می‌افتد برای رایانه‌‌های کنونی بر اساس اطلاعاتی که در حال حاضر دارد، به مراتب کمتر چالش‌برانگیز است تا پیش‌بینی آنچه در گذشته اتفاق افتاده است.این ایده که یک سیستم به منابع کمتری برای حرکت رو به جلو، نسبت به حرکت به عقب نیاز دارد، "عدم تقارن علیت" نامیده می‌شود.در دنیای واقعی، این موضوع به طور گسترده به عنوان "علت و اثر" شناخته شده است؛ در حال حاضر یک چیز اتفاق می‌افتد که منجر به چیز دیگری در آینده می‌شود. اینکه چه اتفاقی در آینده می‌افتد، نمی‌تواند بر آنچه که در گذشته رخ داده است، تأثیری داشته باشد.نظریه‌پردازان اطلاعات و داده‌ها به مدت طولانی تصور می‌کردند که "عدم تقارن علیت" یکی از ویژگی‌های اساسی جهان است. در سال 1927، "آرتور ادینگتون" که یک اخترفیزیکدان بود، مطرح کرد که عدم تقارن علیت، دلیل آن است که زمان رو به جلو و نه به عقب حرکت می‌کند.تصور کنید که جهان یک رایانه کیهانی عظیم است. بنابراین این رایانه نسبت به حرکت رو به عقب، به اطلاعات به مراتب کمتری برای حرکت به جلو در زمان نیاز دارد. علت قبل از اثر اتفاق می‌افتد، نه معکوس.

عدم تقارن علیت در رایانه‌های کوانتومی وجود ندارد
در یک مطالعه منتشر شده در نشریه Physical Review X، گروهی از دانشمندان کوانتومی، نظریه غالب عدم تقارن علیت را به چالش کشیدند. در مقاله جدید توضیح داده شده است که چگونه حرکت خطی زمان به آینده می‌تواند بخشی ازمحاسبات کلاسیک دوران گذشته باشد.محققان با استفاده از رایانه‌های کوانتومی نظری، دریافتند که عدم تقارن علیت در مدل‌های کوانتومی وجود ندارد. آنها می‌گویند که آنچه در مورد یک رایانه کوانتومی اتفاق می‌افتد، در اجرام عظیم گیتی نیز اتفاق می‌افتد.فیزیک کوانتوم، مطالعه ذرات بسیار کوچک است که رفتارهای عجیب از خود نشان می‌دهند و در سطح بزرگتر بروز نمی‌کنند.حقیقت این است که رفتار ذرات کوانتومی در اجرام عظیم هستی نیز صادق است، حتی با وجوداینکه که ابزار محدود ما، دست ما را از درک این رفتارها کوتاه می‌کند.این بدان معنی است که اگر عدم تقارن علیت در سطح کوانتومی وجود نداشته باشد، برای جهان هستی هم وجود ندارد.

کامپیوترهای کوانتومی چگونه کار می‌کنند
برخلاف رایانه‌های کلاسیک، رایانه‌های کوانتومی اطلاعات را در ذرات زیراتمی ذخیره می‌کنند که همزمان می‌توانند بیش از یک حالت داشته باشند.هر دو رایانه‌های کوانتومی و کلاسیک می‌توانند به راحتی پیش‌بینی کنند که چه اتفاقی در سیستم‌های منظم، مانند یک آونگ سیستم‌های تصادفی مانند یک اتاق پر از گاز می‌افتد.محققان سیستم‌هایی با مقادیر مناسب اختلال و تصادف، نظیر سامانه‌های آب و هوایی را مورد بررسی قرار دادند. آنها دریافتند که رایانه‌های کوانتومی که این سیستم‌ها را مطالعه می‌کنند، قادر به حرکت به جلو و عقب بدون استفاده از حافظه بیشتر نسبت به رفتن در یک جهت هستند."جین تامپسون"، متخصص تئوری پیچیدگی و فیزیک کوانتومی دانشگاه سنگاپور (NUS) می‌گوید: در حالی که به طور کلاسیک، ممکن است برای فرآیند غیرممکن باشد که در یکی از دو جهت زمان قدم بگذارد، اما نتایج ما نشان می‌دهد که در مکانیک کوانتومی، این فرآیند می‌تواند با استفاده از حافظه بسیار کم در هر دو جهت برود.محققان خاطرنشان می‌کنند که کشف آنها به این معنا نیست که عدم تقارن علیت در هیچ نقطه از جهان وجود ندارد."تامپسون" می‌گوید ممکن است که یک مدل کوانتومی وجود داشته باشد که نشان‌دهنده عدم تقارن علیت باشد.تیم امیدوار است مدل‌هایی را که این پدیده در آنها وجود دارد را یافته و بسازد.