Att använda en kvantdator för att simulera tidsresor, forskare har visat att i kvantvärlden, det finns ingen "fjärilseffekt". I forskningen, information – qubits, eller kvantbitar - "tidsresor" in i det simulerade förflutna. En av dem är då starkt skadad, som att trampa på en fjäril, metaforiskt sett. Förvånande, när alla qubits återgår till nuet, de verkar i stort sett oförändrade, som om verkligheten är självläkande.

"På en kvantdator, det finns inga problem att simulera evolutionen omvänt i tiden, eller simulera att köra en process bakåt i det förflutna, "sade Nikolai Sinitsyn, en teoretisk fysiker vid Los Alamos National Laboratory och medförfattare till tidningen med Bin Yan, en post doc vid Centrum för icke-linjära studier, även i Los Alamos. "Så vi kan faktiskt se vad som händer med en komplex kvantvärld om vi reser tillbaka i tiden, lägga till små skador, och återvänd. Vi fann att vår värld överlever, vilket betyder att det inte finns någon fjärilseffekt i kvantmekaniken."

I Ray Bradburys science fiction -berättelse från 1952, "Ett ljud av åska, "en karaktär använde en tidsmaskin för att resa till det djupa förflutna, där han trampade på en fjäril. När vi återvänder till nutiden, han hittade en annan värld. Den här historien tillskrivs ofta termen "fjärilseffekt, "som hänvisar till extremt hög känslighet för ett komplex, dynamiskt system till dess initiala förhållanden. I ett sådant system, tidigt, små faktorer fortsätter att starkt påverka utvecklingen av hela systemet.

Istället, Yan och Sinitsyn fann att simulering av en återgång till det förflutna för att orsaka små lokala skador i ett kvantsystem endast leder till små, obetydlig lokal skada i nutid.

Denna effekt har potentiella tillämpningar för att dölja information och testa kvantinformationsenheter. Information kan döljas av en dator genom att konvertera det ursprungliga tillståndet till ett starkt intrasslat.

"Vi fann att även om en inkräktare utför tillståndsskadande mätningar på det starkt intrasslade tillståndet, vi kan fortfarande enkelt återställa användbar information eftersom denna skada inte förstoras av en avkodningsprocess, " sade Yan. "Detta motiverar samtal om att skapa kvanthårdvara som kommer att användas för att dölja information."

Denna nya upptäckt kan också användas för att testa om en kvantprocessor är, faktiskt, arbetar efter kvantprinciper. Eftersom den nyfunna ingen-fjärilseffekten är rent kvant, om en processor kör Yan och Sinitsyns system och visar denna effekt, då måste det vara en kvantprocessor.

För att testa fjärilseffekten i kvantsystem, Yan och Sinitsyn använde teori och simuleringar med IBM-Q kvantprocessor för att visa hur en krets kunde utveckla ett komplext system genom att tillämpa kvantgrindar, med framåt och bakåt orsak och verkan.

Presto, en kvanttidsmaskinsimulator.

I lagets experiment, Alice, en favorit stand-in agent som används för kvanttankeexperiment, förbereder en av hennes qubits för närvarande och kör den bakåt genom kvantdatorn. I det djupa förflutna, en inkräktare - Bob, en annan favorit stand-in – mäter Alices qubit. Denna åtgärd stör qubiten och förstör alla dess kvantkorrelationer med resten av världen. Nästa, systemet körs framåt till nuvarande tid.

Enligt Ray Bradbury, Bobs lilla skada på staten och alla dessa samband i det förflutna borde snabbt förstoras under den komplexa framåt-i-tiden-evolutionen. Därav, Alice borde inte kunna återställa sin information i slutet.

Men det var inte det som hände. Yan och Sinitsyn fann att det mesta av den för närvarande lokala informationen var dolt i det djupa förflutna i form av i huvudsak kvantkorrelationer som inte kunde skadas av mindre manipulering. De visade att informationen återvänder till Alices qubit utan större skada trots Bobs inblandning. Motintuitivt, för djupare resor till det förflutna och för större "världar, "Alices sista information kommer tillbaka till henne ännu mindre skadad.

"Vi fann att begreppet kaos i klassisk fysik och kvantmekanik måste förstås på olika sätt, "Sa Sinitsyn.