Фото: физики вернули время вспять назад с помощью квантового компьютера

Международной группе исследователей удалось вернуть время назад внутри квантового компьютера IBM на долю секунды.

Эксперимент, результаты которого были опубликованы в журнале Scientific Reports, проводился группой ученых из Московского физико-технического института, США и Швейцарии. Исследование бросило вызов второму закону термодинамики, который утверждает, что «когда энергия передается или трансформируется, она все больше и больше расходуется, пишет Phys.

В основе современной физики лежит концепция «стрелы времени», согласно которой время движется в одном направлении из прошлого в будущее, и отмотать назад его невозможно. Именно из-за этого незыблемого правила не может быть создан «вечный двигатель». Однако три года назад Лесовик и его коллеги решили нарушить второй закон термодинамики на квантовом уровне. Это помогло создать квантовый аналог знаменитого «демона Максвелла», гипотетического существа, которое сортирует быстрые и медленные молекулы.

«Мы искусственно создали состояние, развивающееся в направлении, противоположном термодинамической стреле времени», - отмечает глава исследования Гордей Лесовик из Московского Физтеха.

В рамках эксперимента, ученые решили проверить, может ли время самопроизвольно пойти вспять хотя бы для одной частицы, поведением которой управляют законы квантовой физики. Они посчитали, может электрон ли в пустом пространстве спонтанно вернуться на мгновение назад в прошлое. А чтобы оценить, где в конкретный момент времени будет находиться частица использовали уравнения Шредингера.

Выяснилось, что электрон на самом деле может спонтанно оказаться в прошлом, то есть вернуться к тому состоянию, в котором он находился несколько минут назад. Эта возможность нарушения второго закона термодинамики и позволила исследователям провести их эксперимент, используя облачный квантовый компьютер IBM.



Сначала ученые объединили два или три кубита элементарных вычислительных модулей и элементов памяти и заполнили их набором цифр, которыми начали манипулировать так, чтобы уровень хаоса внутри этой квантовой системы начал быстро расти. Исследователи обнаружили, что в 85% случаев двокубитний квантовый компьютер вернулся в исходное состояние. Когда были задействованы три кубиты, произошло больше ошибок, что привело к примерно 50-процентного успеха. По мнению авторов, эти ошибки обусловлены несовершенством в реальном квантовом компьютере. При разработке более сложных устройств ожидается снижение уровня ошибок.

И хотя этот эксперимент не означает изобретение машины времени, сам алгоритм разворота времени может быть полезным для создания более точных квантовых компьютеров.

«Наш алгоритм может быть обновлен и использован для тестирования программ, написанных для квантовых компьютеров и устранение шумов и ошибок», - пояснил один из соавторов исследования Андрей Лебедев.

В будущем ученые хотят создать более эффективные алгоритмы «разворачивания времени», которые смогут работать быстрее и дадут возможность физикам манипулировать состоянием большего числа кубитов.

Ранее команде ученых из Японии и России удалось «разбудить» клетки мамонта Юки, которая жила в Якутии 28 тысяч лет назад.

Между тем китайские ученые подошли к завершающему этапу многолетнего строительства «искусственного солнца». Отмечается, что конструкция сможет достичь 100 млн градусов Цельсия.