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祖父悖論，又稱祖母悖論，是一種時間旅行的悖論。假如你回到過去，在自己父親出生前把自己的祖父母殺死，但此舉動會產生一矛盾的情況：你回到過去殺了你年輕的祖父，祖父死了就沒有父親，沒有父親也不會有你，那麼是誰殺了祖父呢？ 也就是說，你的存在表示，祖父沒有因你而死，那你何以殺死祖父？
之所以稱為悖論，是因為它違反了物理學中一個最重要的認知——因果關係，即在任何情況下物理學都是因果關係的認知。
物理學家認為，祖父悖論違反了這一因果關係，但並不等於說時間旅行就不可能。該悖論只是阻止在穿越時空的過程中不可能進行的“殺祖父”行為，但並沒有證明你不能回到過去。回到過去，比如說，探望祖父、問一聲“你好”，這在邏輯上不會有問題。
麻省理工學院機械工程和物理學教授、賽斯·勞埃德（
Seth Lloyd
），十多年來一直在研究，探索如何在不違反因果關係的前提下
穿越過去並完全避免祖父悖論的途徑。
保護祖父的時間旅行
勞埃德著有《宇宙程式設計》一書，該著作認為，宇宙本身就是一臺大型量子計算機，它執行著一個宇宙程式，它產生了我們周圍和我們自己所看到的東西。根據勞埃德的說法，一旦我們完全理解了物理定律，我們也將能夠使用小規模的量子計算來完全理解宇宙。
勞埃德同時也是是麻省理工學院電子研究實驗室的首席研究員，並領導麻省理工學院極端量子資訊理論中心（xQIT）。
勞埃德提出的一種回到過去
“保護祖父”
並完全避免祖父悖論的方法，這涉及到
封閉類時曲線
的物理學理論，即透過時間和空間的路徑返回到其起點，
這是愛因斯坦廣義相對論的引力理論和質量對空間和時間的影響所允許的。
勞埃德表示說，“一條封閉的時間曲線是一條穿過時空的路徑，它通向過去，如果你在你的飛船中沿著一條封閉的時間狀曲線前進，你最終可以與你以前的自己進行互動。也就是說，這條封閉的時間曲線允許時間旅行。”
有幾種不同型別的封閉類時曲線模型，勞埃德用科幻流行小說中描繪的例子來舉例說明。
“基本上有兩種不同的封閉類時曲線模型的可能型別。在一種情況下，我們形象地稱之為I型， 時間旅行者可以干預改變她所記得的過去，此時進入宇宙的不同量子分支，如科幻小說《回到未來》
（Back to the Future）、《熱浴盆時光機》（Hot Tub Time Machine）和其他時間旅行小說，”他解釋說。“在這種第一類的時間旅行理論中，時間旅行者完全有可能殺死她的祖父。”
在另一種封閉類時曲線模型中，它被稱為第二類，可以預見的是，時間旅行必須遵守自洽性原則，有時被稱為諾維科夫自洽原則（
Novikov self-consistency
），或尼文的歷史守恆定律（
Niven’s Law of the conservation of history
），該原則透過將一些事件按順序放在同一封閉類時曲線上來防止違反因果關係。這種自洽性將阻止我們的時間旅行者將其機器降落在祖父身上，即使想這樣做，一些影響總是會轉移其路線。
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“
在第二類理論中，時間旅行者無法改變過去，無論如何努力，”勞埃德說。“第二類時間旅行敘事的例子包括《哈利·波特與阿茲卡班的囚徒》（Harry Potter and the Prisoner of Azkaban），以及特瑞-吉列姆（Terry Gilliam）的電影《十二隻猴子》（Twelve Monkeys）。”
終結者光子：帶著殺戮的使命回到過去
勞埃德和他的團隊開始探索第二類封閉類時曲線的一個版本，它結合了帶
後選的
量子傳輸（
quantum teleportation
with post-selection
）的概念，即計算中允許某些結果被接受而其他結果被拒絕。
勞埃德說：“量子傳輸是一個過程，其中一個量子系統在這裡去物質化，然後在其他地方重新物質化，這是基於糾纏這一反直覺的量子現象，即兩個或多個粒子可以以這樣一種方式聯絡起來，即一個粒子的變化會瞬間引起另一個粒子的變化，無論它們有多遠。”“在我們開發的封閉類時曲線量子理論中，透過封閉的時間曲線的旅行與這種傳輸密切相關。”
在量子測量中加入後選，使得這個過程是確定性的，而不是機率性的，它有效地禁止了那些會被證明是矛盾的事件。
勞埃德透過開發一個 “原則上”的時間機器來測試這個想法——一個量子模擬，有效地將一個光子向後傳送幾十億分之一秒，讓它試圖 “殺死 ”它以前的自己。
結果顯示，光子越是接近做一些自相矛盾的事情，實驗越容易失敗。勞埃德的結果可能暗示，時間旅行可能以同樣的方式工作，任何會導致悖論的遠行都會被預先取消。
量子物理學能否為 "祖父悖論"提供一個出口？
物理學家認為，量子物理學可能為 “祖父悖論”提供另一個出口。對量子力學的一種特殊解釋——多世界詮釋表明，對於每一種存在的量子可能性，都會出現一個獨立的、不同的世界。
物理學家大衛-多伊奇（David Deutsch）是量子計算的先驅，他在時間旅行的情況下設想了多世界的想法。他設想了一個粒子在量子疊加中沿著封閉類時曲線環路穿越時間，這隻量子物理學中存在的一種現象，它允許一個系統同時存在於多個可能相互矛盾的狀態。
為了避免在旅程結束時出現悖論，並確保粒子回到起點時與離開時一樣，要為每個可能的狀態建立一個世界。讓我們來看看，如果這樣的事情是可能的，這對人類的時間旅行者來說會是怎樣的。
假設一個名叫蘇珊的時間旅行者，採取基於封閉類時曲線的時間旅行，在1963年見到了她的祖父，她的祖父還是個孩子。她將這臺時間機器降落在祖父所處的一個名叫托特巷廢品站的地方，將他壓死在那裡。蘇珊等待著從存在中消失，但量子物理學的多世界詮釋可以保護她的存在。
這是因為當蘇珊到達1963年時，她創造了一個與她離開的世界所不同的世界。在她離開的世界裡，設為地球1號，她的祖父沒被壓死。祖父後來有了一個叫蘇珊的孫女，她曾經在一臺時間機器裡消失了。所以，蘇珊在過去見到的還是個孩子的祖父根本不是她的祖父，只是她的祖父在另一世界的一個版本。
回到未來，蘇珊會發現她所離開的世界不同了，不是因為這個世界是被她的行為改變了，而是因為這個世界——地球2，是由她創造的世界，不是同一個世界。
多世界詮釋對時間旅行者有一個結果是：多世界理論規則之一堅持認為，多世界間不能相互干擾。這意味著我們的時間旅行者不能回到地球1。
如果蘇珊試圖穿越回1963年以阻止她祖父的死亡，她就創造了第三個世界——地球3，在這個世界中兩個時間旅行者於1963年出現在托特巷廢品站。她再次向前旅行時意識到她現在無法回到地球1或地球2。
在地球1的某個地方，和在那個時間線上，蘇珊所懷念的祖父在等待蘇珊的歸來，但這永遠不會發生。
當然，祖父悖論並不是反對時間旅行的唯一理由。一個很敏感的問題就是：如果時間旅行是可能的，那麼所有的時間旅行者是在什麼時候？這是勞埃德在研究的問題。