Für die meisten von uns ist der Fluss der Zeit unumkehrbar und linear. Allerdings ist die Zeit in der theoretischen Quantenphysik nicht unbedingt so starr und vorhersagbar. Forschende, angeführt vom Physiker David Arvidsson-Shukur der Universität Cambridge, haben Modelle und Simulationen erforscht, bei denen die Zeit theoretisch rückwärts laufen kann. Diese sind natürlich rein hypothetisch, bieten jedoch interessante Einblicke und Anwendungen in physikalischen Problemlösungen – auch mit Blick auf Zeitreisen.
Zeitreisen mal anders
Das Team nutzt Quantenverschränkung, die Partikel so miteinander verknüpft, dass der Zustand des einen den Zustand des anderen sofort beeinflusst. Durch Quantenteleportation werden Informationen durch Manipulation verschränkter Partikel über Raum teleportiert. Im Rahmen ihrer Studie schlagen die Forschenden vor, dass durch die Nutzung von verschränkten Partikeln Informationen nicht nur durch den Raum, sondern auch theoretisch rückwärts durch die Zeit teleportiert werden können.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler präsentieren eine Methode, bei der eine Schleife in der Zeit simuliert wird, um Parameter nach ihrer Festlegung zu ändern. Arvidsson-Shukur veranschaulicht das Prinzip mit einer Analogie über das Versenden eines Geschenks, bei dem zukünftige Informationen (eine Wunschliste) genutzt werden können, um eine Handlung in der Vergangenheit (die Auswahl des Geschenks) zu beeinflussen.
Dieser Mechanismus ermöglicht keine wirkliche Zeitreise im makroskopischen Sinne. Historische Ereignisse lassen sich nicht verändern. Ein Prinzip namens Postselektion, das Ereignisse aufgrund festgelegter Zustände einschränkt, verhindert potenzielle Paradoxa und bewahrt bestimmte kausale Grenzen. Diese hypothetischen Zeitschleifen dienen dabei mehr als methodologisches Tool als dass sie eine praktische Reise durch die Zeit ermöglichen würden.
„Tiefer Einblick in die Grundlagen der Quantenmechanik“
Das Team weist darauf hin, dass es möglich sei, diese theoretischen Ansätze in der Praxis zu testen. Die Erfolgsquote liege jedoch lediglich bei 25 Prozent. Ein Experiment ließe sich durchführen, indem eine große Menge von Photonen verschränkt und ihre Zustände mittels der Zeitschleifen-Simulation manipuliert werden, nachdem sie zu einer speziellen Kamera gesendet wurden. Lassen sich die manipulierten Photonen detektieren, ist das als Erfolg der Simulation zu werten.
„Dass wir einen Filter verwenden müssen, damit unser Experiment funktioniert, ist eigentlich ziemlich beruhigend. Die Welt wäre sehr seltsam, wenn unsere Zeitreisesimulation jedes Mal funktionieren würde. Die Relativitätstheorie und alle Theorien, auf denen wir unser Verständnis des Universums aufbauen, wären dann nicht mehr gültig“, sagt Arvidsson-Shukur. Das Team schlage keine Zeitreisemaschine vor, „sondern einen tiefen Einblick in die Grundlagen der Quantenmechanik“.
Quellen: „Nonclassical Advantage in Metrology Established via Quantum Simulations of Hypothetical Closed Timelike Curves“ (Physical Review Letters, 2023); University of Cambridge
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