http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2015-02-16
量子实验显示时间可倒流：未来能改变过去
新浪科技讯 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)
[新浪网]
英国物理学家 “驯服”薛定谔猫
在寻求开发新一代具有革新能力并可解决很多问题的计算机时，英国萨塞克斯大学物理学家使用基于囚禁离子和微波辐射的新技术，能够创建和完全控制一个薛定谔猫态的离子，这一成果超越了基础科学，将向实现创建大型微波量子计算机迈出重要一步。该研究成果发表在最新一期的《物理评论A》上。
量子力学奇怪和神秘的性质往往是通过一个著名实验来说明，即称为薛定谔猫，这是奥地利物理学者埃尔温·薛定谔于1935年提出的一个思想实验。通过这一实验，薛定谔指出了应用量子力学的哥本哈根诠释于宏观物体会产生的严峻问题，以及这问题与物理常识之间的矛盾。在这个实验里，由于先前发生事件的随机性质，猫会处于生存与死亡的叠加态。而根据退相干理论，猫不可能永远处于这种叠加态，由于环境的影响，很快会产生退相干效应，猫改而处于生存或死亡的状态，因此，一般而言绝对无法观察到生存与死亡的叠加态。迄今为止，物理学家只能精心制备出一些介观物体的叠加态。
据物理学家组织网1月20日（北京时间）报道，新研究使用基于囚禁离子（带电原子）和微波辐射的新技术，设法创建了一种特殊类型的“薛定谔猫”，可像原来的薛定谔猫一样，通过创建“量子纠缠”让这些离子同时以两种状态存在。基于“量子物理”的理论，囚禁离子将引领构建一种新型计算机，能够以前所未有的速度解决某些问题。
量子纠缠是让未来的量子计算机传递资讯以及执行错误校正的主要方法，而微波技术，即传递由手机收发信号的技术，是成熟的半导体技术。通常，量子纠缠需要用较大型、较昂贵的激光驱动，并且，为了能够与大量所需离子编码出有用的数据，数以百万计的稳定光束必须保持一致。而用微波辐射代替激光操作所有的量子，将使得建造量子计算机更为容易，就像在一个标准厨房的微波，其辐射易于大面积扩散。
新研究采用微波辐射代替激光，能够创建和完全控制一个薛定谔猫态的离子，向实现构建大型微波量子计算机迈出重要一步。
该研究团队的带头人温弗里德说：“创建大型量子计算机仍然是一个重大挑战，这一成果表明我们正朝着大有潜力改变人们生活的新技术方向实现超越。”
研究人员说，过去两年来，基于这种技术的微波，他们大大简化了建立一个量子计算机所需的工程。这一成果将开辟实现新量子技术的一系列机会。
[中青网]