En utilisant un ordinateur quantique pour simuler un voyage dans le temps, les chercheurs ont démontré que, dans le domaine quantique, il n'y a pas d'« effet papillon ». Dans la recherche, informations—qubits, ou bits quantiques - « voyage dans le temps » dans le passé simulé. L'un d'eux est alors fortement endommagé, comme marcher sur un papillon, métaphoriquement parlant. Étonnamment, quand tous les qubits retournent au 'présent, ' ils semblent en grande partie inchangés, comme si la réalité s'auto-guérisait.

"Sur un ordinateur quantique, il n'y a aucun problème à simuler une évolution dans le temps inverse, ou simuler l'exécution d'un processus en arrière dans le passé, " dit Nikolaï Sinitsyne, un physicien théoricien au Laboratoire national de Los Alamos et co-auteur de l'article avec Bin Yan, un post-doctorat au Center for Nonlinear Studies, aussi à Los Alamos. "Nous pouvons donc réellement voir ce qui se passe avec un monde quantique complexe si nous voyageons dans le temps, ajouter de petits dégâts, et retour. Nous avons découvert que notre monde survit, ce qui signifie qu'il n'y a pas d'effet papillon en mécanique quantique."

Dans l'histoire de science-fiction de Ray Bradbury en 1952, "Un son de tonnerre, " un personnage a utilisé une machine à remonter le temps pour voyager dans le passé profond, où il a marché sur un papillon. De retour au temps présent, il a trouvé un autre monde. Cette histoire est souvent créditée d'avoir inventé le terme « effet papillon, " qui fait référence à la sensibilité extrêmement élevée d'un complexe, système dynamique à ses conditions initiales. Dans un tel système, de bonne heure, de petits facteurs influencent fortement l'évolution de l'ensemble du système.

Au lieu, Yan et Sinitsyn ont découvert que simuler un retour dans le passé pour causer de petits dommages locaux dans un système quantique ne conduit qu'à de petits, dommages locaux insignifiants dans le présent.

Cet effet a des applications potentielles dans le matériel de dissimulation d'informations et les tests de dispositifs d'information quantique. L'information peut être cachée par un ordinateur en convertissant l'état initial en un état fortement intriqué.

"Nous avons constaté que même si un intrus effectue des mesures endommageant l'état sur l'état fortement enchevêtré, on peut quand même récupérer facilement les informations utiles car ce dommage n'est pas amplifié par un processus de décodage, " Yan a déclaré. "Cela justifie les discussions sur la création de matériel quantique qui sera utilisé pour cacher des informations."

Cette nouvelle découverte pourrait également être utilisée pour tester si un processeur quantique est, En réalité, travailler selon les principes quantiques. Étant donné que le nouvel effet sans papillon est purement quantique, si un processeur exécute le système de Yan et Sinitsyn et montre cet effet, alors ce doit être un processeur quantique.

Pour tester l'effet papillon dans les systèmes quantiques, Yan et Sinitsyn ont utilisé la théorie et les simulations avec le processeur quantique IBM-Q pour montrer comment un circuit pouvait faire évoluer un système complexe en appliquant des portes quantiques, avec cause et effet en avant et en arrière.

Presto, un simulateur de machine à remonter le temps quantique.

Dans l'expérience de l'équipe, Alice, un agent de remplacement préféré utilisé pour les expériences de pensée quantique, prépare l'un de ses qubits dans le temps présent et l'exécute à rebours dans l'ordinateur quantique. Dans le passé profond, un intrus - Bob, un autre remplaçant préféré - mesure le qubit d'Alice. Cette action perturbe le qubit et détruit toutes ses corrélations quantiques avec le reste du monde. Prochain, le système est exécuté en avant jusqu'à l'heure actuelle.

Selon Ray Bradbury, Les petits dommages de Bob à l'état et toutes ces corrélations dans le passé devraient être rapidement amplifiés au cours de l'évolution complexe dans le temps. D'où, Alice devrait être incapable de récupérer ses informations à la fin.

Mais ce n'est pas ce qui s'est passé. Yan et Sinitsyn ont découvert que la plupart des informations actuellement locales étaient cachées dans le passé profond sous la forme de corrélations essentiellement quantiques qui ne pouvaient pas être endommagées par une falsification mineure. Ils ont montré que l'information revient au qubit d'Alice sans trop de dommages malgré l'interférence de Bob. Contre-intuitivement, pour des voyages plus profonds dans le passé et pour de plus grands "mondes, " Les dernières informations d'Alice lui reviennent encore moins abîmées.

"Nous avons découvert que la notion de chaos en physique classique et en mécanique quantique doit être comprise différemment, " a déclaré Sinitsyne.