Linkovi

Naučnici vratili vrijeme unatrag – u kvantnom kompjuteru


FILE - A quantum computer, encased in a refrigerator that keeps the temperature close to zero kelvin, is seen in the quantum computing lab at the IBM Thomas J. Watson Research Center in Yorktown Heights, N.Y., Feb. 27, 2018.

Naučnici s Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju udružili su se s kolegama iz SAD-a i Švicarske i vratili stanje kvantnog kompjutera za djelić sekunde u prošlost.

Ovo se protivi zakonima termodinamike, no izgleda da je moguće na malim skalama - u svijetu kvantnih čestica. Također, naučnici su izračunali vjerovatnost da se elektron u praznom međuzvjezdanom prostoru spontano vrati u svoju nedavnu prošlost.

Rad, objavljen u Scientific Reports pokazao je kako je moguće narušavanje Drugog zakona termodinamike, koji kaže da se entropija tj. stepen haosa zatvorenog sistema uvijek povećava kroz vrijeme.

U osnovi, to je ono sa čime se borimo svaki dan – ako ne ulažemo energiju u pospremanje stana, čišćenje, pranje suđa – prostor u kojem živimo postaje sve haotičniji. Međutim, jedna od posljedica ovoga jeste i to da postoji asimetrija vremena: naime, vrijeme se kreće samo jednom stranom – u budućnost.

To je ono što naučnici nazivaju „strijela vremena“ (eng. „Arrow of time“, termin britanskog fizičara Arthura Eddingtona) i ta strijela se može kretati samo u smjeru prema budućnosti. Međutim, na kvantnom nivou, stvari drugačije funkcionišu. U ovom eksperimentu je zapravo umjetno – pomoću kompjuterskog programa - stvoreno stanje koje se razvija u smjeru suprotnom od termodinamičke strijele vremena.

Kvantni fizičari su odlučili provjeriti može li se vrijeme spontano preokrenuti barem za pojedinačnu česticu za neki mali dio sekunde te su ispitali ponašanje pojedinačnog lokalizovanog elektrona u praznom međuzvjezdanom prostoru.

Jednačina koja opisuje ponašanje kvantnih čestica se zove Schrodingerova jednačba, prema austrijskom fizičaru Erwinu Schrodingeru i ona ne pravi nikakvu razliku između budućnosti i prošlosti, reverzibilna je. Pa ipak iako opisuje i „vraćanje u prošlost“, ovo jednostavno ne funkcioniše u stvarnom svijetu. Slikovito rečeno, ako oborimo vazu i ona se slomi, nemoguće ju je vratiti iz krhotina, osim na ako snimimo film razbijanja vaze i vratimo ga unatrag.

Teoretski, kvantno stanje čestice, poput elektrona, moglo bi se vratiti unatrag, ali ovaj fenomen nije nikada opserviran. Čak i kada bi se to desilo, elekton bi se mogao vratiti unatrag tek deset-milijarditi dio sekunde.

Naučnici su pokušali „preokrenuti“ vrijeme u eksperimentu koji se odvijao u četiri faze. Međutim, umjesto elektrona, opservirali su stanje kvantnog kompjutera koji se sastojao od nekoliko kjubita – kvantnih bitova koji pohranjuju podatke, u obliku nula i jedinica, koristeći kvantne fenomene.

U prvoj fazi eksperimenta, izmjereno je nulto stanje kjubita, da bi u drugoj došlo do smanjenja reda - degradacije, što se kod kjubita očituje kao sve složenija promjena uzorka nula i jedinica. To se postiže kratkim pokretanjem jednog programa na kvantnom kompjuteru. Slična degradacija bi nastala sama od sebe zbog interakcije s okolinom, odnosno, radi se o imitaciji kretanja tijela kroz vrijeme. Međutim, isti program autonomne evolucije omogućava i posljednju fazu eksperimenta, u kojoj se dešava „vraćanje kazaljki“ unatrag. Poseban program modifikuje stanje kjubita tako da se vrijeme kreće od haosa prema redu. U posljednoj fazi stanje kjubita je vraćeno natrag u prošlost.

Naučnici su pokazali da se u 85% slučajeva kvantni kompjuter sačinjen od dva kjubita vratio natrag u početno stanje. Kada su uključili još jedan kjubit i posmatraći šta će se desiti u ovom tročlanom, kompleksnijem sistemu, dogodilo se više grešaka, što je rezultovalo sa otprilike 50% uspješnosti.

Prema autorima, ove greške su posljedica nesavršenosti stvarnog kvantnog kompjutera. Budući da su dizajnirani sofisticiraniji uređaji, očekuje se da će se i stopa greške smanjiti.

Vaše mišljenje:

Prikažite komentare

XS
SM
MD
LG