一
在一些科幻故事中，蝴蝶是一種神奇的小生靈，它們可以打破平衡，憑藉其微小的能量，引發一連串越來越重大的事件，製造出一場山崩地裂。這種神秘的效應在許多文學作品和影視作品中都有過出現，比如電影《生活多美好》，科幻小說《雷鳴之音》，電影《蝴蝶效應》中等等。
這種過去的一個微小變化，導致了在未來出現巨大變化的效應，並不只存在於虛擬世界中。上世紀60年代，美國氣象學家愛德華·洛倫茲在使用電腦程式進行計算時，將初始數值0.506127省略地設置成了0.506，結果生成了完全不同的天氣場景。這一偶然的發現讓他意識到，在自然系統中，初始條件上出現的微小變化，可以導致發生了劇烈變化的結果。他用「蝴蝶效應」這個詞語來生動地描述這種現象。
在物理學中，那些微小的變化不會產生大影響的系統被稱為非混沌系統，而蝴蝶效應所探討的則被稱為混沌系統。非混沌系統是非常罕見的，而混沌系統卻比比皆是，天氣的演變、流體的混合都屬於混沌系統的範疇。可以說，混沌系統普遍存在於經典物理學。
那麼在由量子物理支配的量子世界，情況又如何呢？最近，《物理評論快報》上刊登了一項新的研究，表明物理學家通過創建一個計算機模擬程序，證實了蝴蝶效應在量子領域中並不適用。
二
在量子世界中，量子物理學的定律描述了亞原子粒子的運動。這些定律常常有悖於我們的直覺和常規邏輯。比如根據量子力學，像電子這樣的微小粒子並不會簡單地存在於空間中的某個點上，而是可以同時佔據多個位置。
而根據量子力學中的定律運行的量子計算機，也完全不同於我們熟知的經典計算機。與經典計算機相比，量子計算機能以指數級的速度解決某些問題的機器；經典計算機只涉及到0或1的比特，而量子計算機所使用的是量子比特，能以0或1的疊加態出現。
疊加態是量子系統所獨有的特性，在這些系統中，量子比特的微小變化也能產生巨大的影響。在新的模擬中，研究人員想知道，當他們讓一個量子比特在一個量子計算機裡進行「時間旅行「，並且讓其中一個量子比特在這趟時間之旅中遭到嚴重的破壞時，會發生什麼。
具體來說，在模擬中，研究人員讓「Alice」持有一些量子比特，並通過逆運行量子計算機，讓Alice將其中一個量子比特帶回到過去。當她回到遙遠的過去，「Bob」就會對Alice的量子比特進行測量，並破壞這個量子比特與世界的量子關聯。接著，研究人員讓量子計算機正向運行，讓Alice將這個被改變的量子比特帶回到現在。
如果蝴蝶效應在量子領域中仍然適用，那麼Bob對量子比特造成的微小損耗將會在複雜的正向運行中被迅速放大，因此Alice將無法從這個量子比特中恢復原始信息。但是根據模擬結果來看，隨著時間的推移，即便有Bob的幹擾，Alice仍神奇地恢復了她的原始信息。
這樣的模擬結果非常令人意外。這有別於我們過去對時間旅行的認知，即在做出了一點改變之後，世界會變得無法辨認。這意味著，蝴蝶效應並不存在於量子領域中，表明在經典物理學和量子力學中，需要不同地看待混沌的概念。
三
這一發現也進一步地加深了我們對量子系統的理解，為現實世界中的一些應用帶來了啟示。
以信息加密為例，加密遵循兩個重要的原則，一個是它需要被藏匿得非常好，使得其他人無法從中獲取信息；另一個是信息的目標用戶需要可以通過可靠的方法對它進行破譯。因此當一個黑客想要破解隱藏一個信息時，他或許無法破譯它，但可以選擇對它進行破壞，從而阻止其他人閱讀到原始信息。而新的研究結果則為避免這種情況發生提供了一個新方法，使得信息即便遭到了破壞，也能讓接收者接收到它。
此外，由於這種效應是量子系統獨有的，因此理論上看，它可被用來檢驗量子計算機的工作性能。如果未來有人能在量子計算機上重演這項研究所展現的模式，那麼就可以證明這個系統確實是按照量子原理運行的，這對於出錯率極高的量子計算機來說意義重大。