Учёные повернули время вспять внутри квантового компьютера
Ученые из РФ, США и Швейцарии заставили квантовый компьютер переместиться на долю секунды в прошлое, тем самым «нарушив» второй закон термодинамики, сообщает РИА Новости.
Одной из основ современной физики и космологии является концепция «стрелы времени», указывающей на то, что время в нашей вселенной движется в одном направлении (из прошлого в будущее) и «перемотать» его назад невозможно. Этот принцип ученые называют «вторым законом термодинамики», он считается нерушимым на всех уровнях вселенной.
Три года назад физик из Московского физтеха Гордей Лисовик и его коллеги обнаружили, что второе начало термодинамики может нарушаться на квантовом уровне. Ученые решили проверить, может ли время самопроизвольно обернуться вспять хотя бы для одной частицы, чьим поведением управляют законы квантовой физики.
Подсчеты показали, что электрон действительно может спонтанно оказаться в прошлом, вернувшись в то состояние, в котором он находился мгновение назад. Однако такие события, по словам Лисовика, могут происходить крайне редко, а то вовсе лишь один раз за всю историю существования вселенной, причем «перемотка» позволяет вернуться назад на 0,06 наносекунды.
Тогда ученые попробовали вернуть время вспять «вручную». Объединив два или три кубита, элементарных вычислительных модулей и ячеек памяти облачного квантового компьютера фирмы IBM, они заполнили их определенным набором чисел и начали манипулировать содержимым так, чтобы уровень хаоса в этой системе начал быстро нарастать. В определенный момент работой кубитов стала управлять другая программа, которая повела их от хаоса к порядку. В результате этого кубиты на мгновение вернулись в свое исходное состояние.
По словам физиков, подобная процедура завершалась успехом в 80% случаев для двух ячеек памяти, и только в половине случаев попыток для 3-х кубитов. Это не было связано с необъяснимыми причинами, причина – в ошибках самого компьютера.
Теперь команда Лисовика начнет работу над более эффективными алгоритмами «обращения времени», которые позволят манипулировать состоянием большего количества кубитов.
<dl class="row text-muted ignore-select">
Использованы фотографии:
Tsarcyanide/пресс-служба МФТИ
</dl>
Комментарии
Например, вы можете 1) переместить шар по оси Х вперед. Нет никаких препятствий, чтобы вы его смогли 2) переместить по оси Х назад на то же самое место. Это обратимый процесс и происходит он в положительном времени, время в 1-м и во 2-м случаях течет вперед. Термодинамика в ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ системах запрещает 2-й процесс. Атомы (молекулы) в газе не могут вернуться обратно на свои прежние места в ПОЛОЖИТЕЛЬНОМ времени. В формализме термодинамики - энтропия системы возрастает, это 2-й з-н термодинамики..
То, что квантовая механика (КМ) может нарушать 2-й з-н, известно давно, теоретически. НО. КМ не может позволить создать вечный двигатель 2-го рода (2-го - т.е. нарушающего 2-й з-н).
Но и гравитация нарушает 2-й з-н. Даже классическая, без ОТО, это давно известно
Казалось бы, процессы в расширяющейся Вселенной необратимы. Но в целом энтропия Вселенной не возрастает, т.к. это расширение даже не в пустоту, а в отсутствие пустоты. Что тоже нарушает 2-й з-н. Можно было бы сказать, что Вселенная - вечный двигатель 2-го рода. Но ее нельзя рассматривать как термодинамическую систему.
Еще момент: уравнение Шредингера - приближенное, оно выдает лишь стационарные решения. Модель Бора - это стационарные орбиты электронов. Электрон излучает, переходя с возбужденной орбиты на более низкую. Но сами переходы ур-ние Щредингера не описывает, по ур-нию Шредингера электрон на возбужденной орбите будет вращаться вечно. Опускаться же его заставляет взаимодействие с вакуумом, которое описывается в квантово-полевой модели. Так что тому, что вы видите свет от вашей люстры, вы обязаны пустоте, "ничему" вокруг вас.
ежели кому интересно, почему в в космологии термодинамический подход неприменим, см. статью:
Ихлов Б. Л. Термодинамический подход в космологии. Евразийский научный журнал. 2019. №1.
http://journalpro.ru/articles/termodinamicheskiy-podkhod-v-kosmologii/?sphrase_id=14205