25 март 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Квантова система бе прехвърлена за кратко назад във времето

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 14 март 2019 в 14:0262480
Pixabay

Учени от Русия, САЩ и Швейцария проведоха експеримент, в който успяха за кратко да върнат квантов компютър в миналото. 

Малко вероятно е откритието да доведе до машина на времето, която да работи за хората.

Екипът физици обаче успя да възстанови квантов компютър на IBM до състоянието, в което е бил в момента малко преди това, според проучване, публикувано в списание Nature Scientific Reports - един нюансиран резултат, но който може да има поразителни последици за бъдещето на компютрите, квантовата физика и нашето разбиране за самото време, пише изданието Futurism.

"Ние изкуствено създадохме състояние, което се развива в посока, противоположна на тази на термодинамичната стрелка на времето”, заяви в прессъобщението на своя университет Гордей Лесовик (Gordey Lesovik), квантов физик от Московския физико-технологичен институт, който ръководи изследователския проект.

От минало към бъдеще или от порядък към хаос

Законите на физиката в по-голямата си част не правят разлика между минало и бъдеще. Например, едно уравнение може да опише сблъсъка и отскока на две билярдни топки от един и същи цвят. Ако запишете този процес на видео и го пуснете в обратна посока, тогава трудно може да определите коя версия е „реална“: от минало към бъдеще и коя от бъдеще към минало, разказва ScienceAlert.

Уравнението описва двете ситуации едновременно. Версията „от миналото към бъдещето“ няма приоритет. Но ако заснемете на видео как една билярдна топка разбива триъгълника, а после възпроизведете записа, дори човек, който вижда тази игра за първи път, ще различи истинския сценарий от фантастичния.

В този случай наблюдателят интуитивно разчита на Втория закон на термодинамиката. Той казва, че ако една система няма приток на енергия отвън, тя или поддържа своето състояние, или спонтанно се движи към хаос, но не и към по-подредено състояние.

Повечето от другите закони на физиката не забраняват това, както и омлетът да се превърне в цяло яйце. Но не наблюдаваме такива процеси, тъй като те изискват спонтанно подреждане на изолираната система, което противоречи на Втория закон на термодинамиката.

Кредит: Pxhere

Може ли времето да се върне обратно?

В квантовата механика не може да се опишат електроните или атомите като билярдни топки, за които може точно да се предвиди къде и кога ще бъдат. Вместо това за частиците е достъпно само вероятностното описание на движението им. Уравнението на Шрьодингер показва връзката между това как тези вероятности се променят във времето и начина, по който се променят в пространството.

Вълновото уравнение на Шрьодинер е симетрично по отношението на времето, но частта от пространството, в която се локализира електрона, ще се „разлее” само след секунда. Системата води до хаос - с течение на времето все по-малко ще знаем за местоположението на електрона.

Несигурността нараства. Това поведение на състоянието на отделната частица е аналогично на увеличаване на ентропията на голяма система, описана от Втория закон на термодинамиката.

"Въпреки това уравнението на Шрьодингер е обратимо," отбелязва съавторът Валери Винокур от Националната лаборатория на Аргон в САЩ.

„От математическа гледна точка, това означава, че ако го подложим на определена трансформация (комплексно спрежение), полученото уравнение ще опише как „размазания” електрон се локализира обратно за същото време, което му бе нужно да се „разлее” “

Въпреки че това явление не се наблюдава в природата, теоретично може да се случи поради случайни флуктуации на микровълновия космически фон.

Авторите изчисляват вероятността да наблюдават как един електрон,  „намазал се“ за малка част от секундата, след това спонтанно се локализира. Оказа се, че дори всяка секунда да се наблюдават по 10 милиарда "току що локализирани"  в празно пространство, тогава целият живот на Вселената (13,7 милиарда години) няма да е достатъчен, за да се види дори веднъж обратната еволюция на електронното състояние.

Обръщането на времето

Екипът на Лесовик работи с учени от Националната лаборатория Аргон, Илинойс, за да тества хиляди експерименти с квантова система, програмирана да променя стрелата на времето на базата на два и три кубита.

Експериментът включва четири етапа. Етап на подреденост: всички кубити се привеждат в състояние "0", което се нарича основно състояние. Този момент съответства на локализацията на електрон в малка част от пространството.

Системата е подредена, образно казано билярдните топки са подредени в триъгълник. Тогава идва етапа на деградация - и редът се губи. Точно както електронът се „разлива” в пространството и триъгълникът се разрушава от удара, състоянието на кубитите започва да става по-сложно.

За тази цел за кратко време се стартира компютърна програма за еволюция. Такава деградация така или иначе би се случила поради взаимодействието с околната среда, защото системата има тенденция към хаос.

Но използването на програмата за еволюция ще направи възможен последният етап от експеримента, при който става обръщането на времето. Специална програма трансформира състоянието на квантовия компютър, така че събитията да се развиват наобратно - от хаос към ред.

Четирите етапа на истинския експеримент с квантовия компютър повторяват подобни етапи на мисловен експеримент с електрон в пространството и фантастичен пример с билярдни топки. И трите системи се развиват от ред на хаос, след което тяхното състояние внезапно се променя поради прецизно външно влияние и започва да се развива в обратна посока. Кредит:  пресс-служба МФТИ

Тази операция е аналогична на случайна флуктуация на полето в случая на електрон, но само че сега е умишлено. В примера с триъгълника билярдни топки си представете как някой след безкрайно точни изчисления с побутвания и разтръсквания на билярдната маса довежда топките в изходното им състояние. И накрая, на етапа на регенерацията, същата еволюционна програма се възобновява, което преди това е довело до увеличаване на хаоса.

И ако „разтръскването“ е успешно, тогава състоянието на кубитите започва да се връща назад в миналото, размазаният електрон отново се локализира, а топките, преминавайки обратно по изминатите вече траектории, ще образуват триъгълник.

В около 85% от изпитанията, базирани само на два кубита, точно това се случи - физиците успяха да възстановят предишното състояние на квантовия компютър. По-сложният квантов компютър с три кубита бе твърде хаотичен, а експериментът за обръщане на времето сработи само в 49% от случаите.

Точно както изследванията на квантовата телепортация нямат нищо общо с транспортирането на хора, няма причина да се свързва това изследване с понятието за машина, с която може да се пътува във времето. По-скоро учените се надяват, че тяхната работа може да помогне на квантовите компютърни учени да се уверят, че техният софтуер всъщност прави това, което е трябвало, като го върнат назад във времето и двойно проверят работата му.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.