走进科学
在量子力学里没有蝴蝶效应
研究人员使用量子计算机模拟时间旅行，证明在量子领域中没有所谓的“蝴蝶效应”。
在雷·布拉德伯里(Ray Bradbury)1952年的科幻小说《雷声》(A Sound of Thunder)中，一个角色使用时光机回到了恐龙时代，在那儿他不小心踩死一只蝴蝶。等他返回现代，发现整个世界都变得异常陌生。这个故事反映出的主题经常被冠以“蝴蝶效应”一词——这是指一个复杂的动态系统对其初始条件的极高敏感性。
美国气象学家爱德华·罗伦兹(Edward N.Lorenz)1963年在一篇提交纽约科学院的论文中，沿用了小说里蝴蝶的意向。“一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶，偶尔扇动几下翅膀，可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。”
洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)的理论物理学家Nikolai Sinitsyn说：“在量子计算机上可以模拟时间倒流的过程。因此，如果我们在量子世界里回到过去，搞点小破坏再返回，我们可以看看复杂的量子世界是否会发现变化。我们发现我们的世界不会因此毁灭——量子力学中没有蝴蝶效应的位置。”
相反，Yan和Sinitsyn发现，模拟时光倒转，并在过去的量子系统中造成较小的局部破坏，在当前只产生很小的、微不足道的局部影响。
这种效应在量子信息设备测试中具有潜在的应用。 “我们发现，即使入侵者在强纠缠状态下进行了破坏状态的测量，我们仍可以轻松地恢复信息，因为这种破坏不会被解码过程放大。” Yan说。“这证明了有关创建用于隐藏信息的量子硬件的论证是合理的。”
这个新发现也可以用来测试量子处理器是否真的在遵循量子力学原理。由于新发现的非蝴蝶效应是纯粹的量子效应，如果处理器运行Yan和Sinitsyn的系统显示出这一效应，则它必须是真正的量子处理器。
Sinitsyn说：“我们发现古典物理学和量子力学中的混沌概念必须有不同的理解方式。”
________________________________________
更多信息： Bin Yan等人，《受损信息的恢复和过去的关联器》，《物理评论快报》(2020)。 DOI：10.1103 / PhysRevLett.125.040605
