用量子纠缠和量子隐形传态模拟时光旅行并提升测量精度

时间旅行的概念广为流传，也就是能够回到过去或者前往未来的想法。这听起来很有趣，但是在物理学中，时光旅行是一个非常复杂和有争议的话题。有些人认为时光旅行是不可能的，因为它会导致逻辑悖论，比如你回到过去杀死了你自己的祖父，那么你就不会存在，那么你就不能回到过去杀死你的祖父。有些人认为时光旅行是可能的，但是需要满足一些特殊的条件，比如存在一个闭合时空曲线。

什么是闭合时空曲线呢？简单地说，它就是一个时间线，也就是一个物体在时空中的运动轨迹，它能够回到自己的起点。这听起来很奇怪，但是在广义相对论中，并没有什么原则禁止闭合时空曲线的存在。当然，我们并没有在自然界中观察到闭合时空曲线，所以它们可能只是一种理论上的可能性。

那么，如何用量子纠缠和量子隐形传态来模拟闭合时空曲线呢？我们可以想象这样一个实验：我们有两个纠缠的粒子A和B，它们分别处于两个不同的实验室L1和L2。我们把粒子A送入一个未知的量子相互作用U，并测量它的输出态O。然后我们把输出态O通过量子隐形传态发送给L2，并用它来制备粒子B的输入态I。最后我们把粒子B送入相同的量子相互作用U，并测量它的输出态O’。这样一来，我们就相当于把粒子B从未来传送到过去，并让它参与了相互作用U。

那么，这种模拟闭合时空曲线的方法能够给我们带来什么优势呢？我们可以用一个量子信息论的概念来衡量这个优势，那就是量子费舍尔信息。量子费舍尔信息是一种描述探针输出态对于未知参数或者信号的敏感度的量。它越大，说明我们从输出态中获得的信息越多，也就是我们对于未知信号的参数或者预测信号的参数的测量精度越高。

科学家发现，当我们用量子模拟闭合时空曲线的方法来做计量学任务时，我们可以获得比经典物理允许的更大的量子费舍尔信息。也就是说，我们可以超越经典物理的极限，提升我们的测量精度。这种优势被称为非经典计量学优势。在量子力学中，我们知道一个粒子的质量是由它的能量决定的。如果这个粒子的能量足够大，那么它就可以被看作是一个质子。

（编辑：银川站长网）

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