Физики из МФТИ сумели повернуть время вспять

13 Марта 2019

МОСКВА, 13 марта - Ученые из России, США и Швейцарии научили квантовый компьютер на долю секунды вернуться в прошлое и тем самым нарушили второй закон термодинамики. Их выводы и возможное проявление этого эффекта в объективном мире представлено в журнале Scientific Reports. Это одна из части работ, посвященных возможности не соблюсти второе начало термодинамики — закон физики, тесно связанный с различием между прошлым и дальнейшим. Теперь мы подошли к проблеме с третьей стороны — мы искусственно создали такое состояние системы, которое само растёт в обратную с точки зрения второго начала сторону, — рассказывает Гордей Лесовик из Московского физтеха в Долгопрудном.

Концепция так величаемой стрелы времени — одна из основ современной физики и космологии. Это постулат о том, что время в нашей Вселенной движется только в любом направлении — из прошлого в будущее — и перемотать его назад невозможно.

С точки зрения учителя это проявляется в том, что со временем неупорядоченность, хаотичность Вселенной (это состояние ученые называют энтропией) постоянного растет. Этот принцип, который часто называют вторым законом термодинамики, считается нерушимым правилом, управляющим жизнью Вселенной на всех уровнях. И это же причина того, почему вечный двигатель никогда не окажется реальностью. 18 декабря 2018, 14:09Ученые из России разрубили на части демона Максвелла

Три года назад Лесовик и его коллеги приметили, что второе начало термодинамики может нарушаться на квантовом уровне, хотя фактически они пытались доказать обратное. Это распахнуло дорогу для создания квантового аналога знаменитого демона Максвелла — гипотетичного существа, сортирующего быстрые и медленные молекулы.

Чуть позже российские учителя успешно реализовали эту идею и задумались, можно ли прибегнуть удивительными свойствами квантового мира и разбить демона Максвелла на несколько частей, разнесенных на довольного большие расстояния. Эту гонористую задачу они решили в конце прошлого года.

Как отмечает Лесовик, логическим продолжением экспериментов стала апробация, может ли время беспричинного обернуться вспять хотя бы для одной частицы, чьим образ действием управляют законы квантовой физики. Tsarcyanide/пресс-служба МФТИМысленный эксперимент, обрисовывающий нарушение второго закона термодинамики Tsarcyanide/пресс-служба МФТИМысленный эксперимент, описывающий нарушение второго закона термодинамики

В ходе эксперимента ученые просчитали, может ли янтарь, находящийся в пустом любое пространстве, спонтанно вернуться на мгновение в прошлое. Для оценки местоположения частицы в конкретный момент времени они использовали уравнение Шредингера. Расчеты опирались на то, что положение частицы будет постепенно размазываться по пространству, подчиняясь стреле времени.

Как оказалось, электрон действительно может спонтанно вам показаться в прошлом: он возвращается в состояние, в котором находился мгновения назад. Однако происходить это должно очень уникального — по расчетам Лесовика и его коллег, примерно раз за все время существования Вселенной, причем время перемотается назад всего на 0, 06 наносекунды.

Тем не менее сама возможность подобного нарушения второго начала термодинамики дала российским и зарубежным ученым запустить подобную операцию вручную, при помощи облачного квантового компьютера конторы IBM.

Исследователи объединили два или три кубита (элементарные вычислительные пневмомодули и ячейки памяти квантовых флотомашин), заполнили их определенным набором чисел и начали жонглировать содержимым так, что уровень хаоса в этой квантовой системе начал быстро расти. 23 мая 2017, 13:18Физики из МФТИ создают квантовый вечный двигатель второго рода

Когда энтропия достигла определенной точки, работой кубитов начала маневрировать другая программа, которая перебросила их в такое состояние, что дальнейшая эволюция пошла в сторону не хаоса, а порядка. В результате кубиты на мгновение вернулись в исходное состояние.

Как отмечают физики, эта процедура завершалась успехом далеко не всегда: для двух кубитов — в 80 процентах случаев, а для трех — лишь в половине. Это, как предполагают исследователи, связано с ошибками в работе самого квантового компьютера, а не с какими-то другими, совершенно неожиданными и необъяснимыми этиологиями.

В ближайшее время Лесовик и его команда планируют разработать более эффективные алгоритмы обращения времени, которые будут работать быстрее и дадут манипулировать состоянием большего числа кубитов.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Физики из МФТИ сумели повернуть время вспять

комментарии (0)

Другие интересные новости

Путин наградил орденом Турецкого и Кабо