Фото: фізики повернули час назад за допомогою квантового комп'ютера

Міжнародній групі дослідників вдалося повернули час назад всередині квантового комп'ютера IBM на частку секунди.

Експеримент, результати якого були опубліковані в журналі Scientific Reports, проводився групою вчених з Московського фізико-технічного інституту, США та Швейцарії. Дослідження кинуло виклик другому закону термодинаміки, який стверджує, що «коли енергія передається або трансформується, все більше і більше її витрачається, пише Phys.

В основі сучасної фізики лежить концепція «стріли часу», згідно з якою, час рухається в одному напрямку з минулого в майбутнє, і відмотати назад його неможливо. Саме через це непорушне правило не може бути створений «вічний двигун». Проте три роки тому Лєсовик і його колеги вирішили порушити другий закон термодинаміки на квантовому рівні. Це допомогло створити квантовий аналог знаменитого «демона Максвелла», гіпотетичної істоти, яке сортує швидкі і повільні молекули.

«Ми штучно створили стан, що розвивається в напрямку, протилежному термодинамічній стрілі часу», - зазначає очільник дослідження Гордій Лєсовик з Московського фізтеху.

У рамках експерименту, науковці вирішили перевірити, чи може час мимовільно піти назад хоча б для однієї частинки, поведінкою якою управляють закони квантової фізики. Вони порахували, чи може електрон в порожньому просторі спонтанно повернутися на мить назад в минуле. А щоб оцінити, де в конкретний момент часу буде перебувати частка використовували рівняння Шредінгера.

З'ясувалося, що електрон насправді може спонтанно опинитися в минулому, тобто повернутися до того стану, у якому він перебував кілька хвилин тому. Ця можливість порушення другого закону термодинаміки і дозволила дослідникам провести їхній експеримент, використовуючи хмарний квантовий комп'ютер IBM.



Спочатку вчені об'єднали два або три кубіта елементарних обчислювальних модулів і елементів пам'яті та заповнили їх набором чисел, якими почали маніпулювати так, щоб рівень хаосу всередині цієї квантової системи почав швидко зростати. Дослідники виявили, що у 85% випадків двокубітний квантовий комп'ютер повернувся назад у початковий стан. Коли були задіяні три кубіти, сталося більше помилок, що призвело до приблизно 50-відсоткового успіху. На думку авторів, ці помилки обумовлені недосконалістю в реальному квантовому комп'ютері. При розробці більш складних пристроїв очікується зниження рівня помилок.

І хоча цей експеримент не означає винайдення машини часу, сам алгоритм розвороту часу може бути корисним для створення більш точних квантових комп'ютерів.

«Наш алгоритм може бути оновлений і використаний для тестування програм, написаних для квантових комп'ютерів і усунення шумів і помилок», - пояснив один із співавторів дослідження Андрій Лебедєв.

У майбутньому вчені хочуть створити більш ефективні алгоритми «розвернення часу», які зможуть працювати швидше і дадуть можливість фізикам маніпулювати станом більшого числа кубітів.

Раніше команді вчених з Японії та Росії вдалося «розбудити» клітини мамонта Юки, яка жила у Якутії 28 тисяч років тому.

Тим часом китайські вчені підійшли до завершального етапу багаторічного будівництва «штучного сонця». Зазначається, що конструкція зможе досягти 100 мільйонів градусів Цельсія.