Oamenii de știință au ”inversat timpul” în interiorul unui computer cuantic
Unii spun că timpul este o iluzie, unii spun că trece ca o săgeată. Ei bine, această săgeată a timpului este o mare durere de cap în fizică. De ce are timpul o anumită direcție? Și poate o astfel de direcție să fie inversată?
Un nou studiu, publicat în Scientific Reports, oferă un punct important de discuție pe această temă. O echipă internațională de cercetători a construit un program de inversare a timpului într-un computer cuantic, într-un experiment care are implicații uriașe pentru înțelegerea calculului cuantic. Abordarea lor a scos la iveală și ceva destul de important: operația de inversare a timpului este atât de complexă încât este foarte improbabilă, poate chiar imposibilă, ca ea să se întâmple în mod spontan în natură.
În ceea ce privește legile fizicii, în multe cazuri nu există nimic care să ne împiedice să mergem înainte și înapoi în timp. În anumite sisteme cuantice este posibilă crearea unei operații de inversare a timpului. Aici, echipa a creat un experiment gândit pe baza unui scenariu realist.
Evoluția unui sistem cuantic este guvernată de ecuația lui Schrödinger , care ne dă probabilitatea ca o particulă să se afle într-o anumită regiune. O altă lege importantă a mecanicii cuantice este principiul incertitudinii lui Heisenberg , care ne spune că nu putem cunoaște poziția și impulsul exact al unei particule, deoarece totul din univers se comportă atât ca o particulă, cât și ca un val în același timp.
Cercetătorii au vrut sa vadă dacă timpul ar putea să se inverseze spontan pentru o particula măcar și pentru o fracțiune de secundă. Ei folosesc exemplul unui tac de biliard care lovește mingile aranjate frumos într-un triunghi, iar bilele merg în toate direcțiile – un analog bun pentru a doua lege a termodinamicii, un sistem izolat va merge întotdeauna de la ordine la haos – ca apoi bilele să revină la starea inițială.
Echipa sa străduit să testeze dacă acest lucru se poate întâmpla , atât în mod spontan, cât și în laborator. Experimentul lor a început cu un electron localizat, ceea ce înseamnă că erau destul de siguri de poziția sa într-o mică regiune a spațiului. Legile mecanicii cuantice fac ca acest lucru să fie dificil de precizat. Ideea este să avem cea mai mare probabilitate ca electronul să se afle într-o anumită regiune. Această probabilitate scade cu cât trece mai mult timp deoarece asta face ca particula să se afle într-o regiune mai largă. Cercetătorii sugerează apoi o operație de inversare a timpului pentru a aduce electronul înapoi la poziția sa inițială. Experimentul a fost urmat de unele teorii matematice reale.
Cercetătorii au estimat probabilitatea ca acest lucru să se întâmple unui electron din lumea reală datorită fluctuațiilor aleatorii. Dacă am observa 10 miliarde de electroni „proaspăt localizați” în fiecare secundă pe întreaga durată a vieții universului (13,7 miliarde de ani), vom vedea doar o dată. Ar inversa statutul cuantic înapoi în timp cu a 10 miliardime de secundă.
Deși inversarea timpului este puțin probabil să se întâmple în natură, este posibilă în laborator. Echipa a decis să simuleze ideea de electroni localizați într-un calculator cuantic și să creeze o operațiune de inversare a timpului care să îi readucă la starea inițială. Un lucru clar a fost acesta; cu cât simularea a ajuns mai mare, cu atât a devenit și mai mai complexă (mai puțin exactă). Într-o instalare cu doi biți cuantici care simulează electronul localizat, cercetătorii au reușit să inverseze timpul în 85% din cazuri. Într-o instalare cu trei biți cuantici, doar 50% dintre cazuri au avut succes și s-au produs mai multe erori.
Deși programele de inversare a timpului în computerele cuantice nu duc probabil la o mașină a timpului, ar putea avea câteva aplicații importante pentru a face computerele cuantice mai precise în viitor.
Articol scris inițial în engleză pe iflscience.com, la data de 13 Martie 2019.
lasă un comentariu, scrie-ne părerea ta.