Ученые утверждают, что в России была построена «машина времени», которая на доли секунды перемещает крошечные частицы в прошлое. Возможно, ей не под силу соперничать с Тардисом Доктора Кто, однако исследователи описывают ее как устройство, способное перемещать объекты размером меньше атома в направлении, противоположном «стрелке времени».
В чем суть эксперимента
В экспериментах были задействованы электроны — отрицательно заряженные частицы, входящие в состав атомов – лежащие в основе квантовой механики исследования субатомных частиц.
Ученые сравнивают их расщепление с игрой в бильярд, в которой электроны играют роль шаров.
После расщепления атома «шары», согласно законам физики, разбросаны в произвольном порядке.
Но исследователям удалось заставить их собраться в первоначальном порядке, и это выглядело так, будто они повернули время вспять, используя специальный квантовый компьютер.
Исследователи из Лаборатории физики Московского физико-технического института (МФТИ) говорят, что они в результате этого эксперимента бросили вызов второму закону термодинамики.
Это правило в физике, которое определяет направление событий из прошлого в будущее, утверждая, что все в нашей Вселенной имеет тенденцию к распаду.
Ход эксперимента
«Машина времени» построена из базового квантового компьютера, который состоит из «кубитов».
Это единицы информации, описываемые как «один», «ноль» или смешанная «суперпозиция» обоих, которые могут храниться на электроне.
В эксперименте была запущена «программа эволюции», которая заставила кубиты становиться все более и более сложной изменяющейся структурой из нулей и единиц.
Во время этого процесса порядок был нарушен — так же, как это происходит, когда шары пула попадают под кий. Затем другая программа изменила состояние квантового компьютера таким образом, что он эволюционировал «назад», от хаоса к порядку.
Состояние кубитов было возвращено к исходной отправной точке.
«Внешнему наблюдателю кажется, что время бежит задом наперед, — говорит ведущий исследователь доктор Гордей Лесовик, который возглавляет лабораторию физики квантовой информации. — Мы искусственно создали состояние, которое развивается в направлении, противоположном направлению термодинамической стрелки времени».
Ученые обнаружили, что при работе всего с двумя кубитами «обращение времени» было достигнуто с вероятностью успеха восемьдесят пять процентов.
Когда были задействованы три кубита, возникало больше ошибок, что приводило к пятидесятипроцентному успеху.
Практическое применение эксперимента
Ученые считают, что эксперимент может найти практическое применение при разработке квантовых компьютеров.
«Наш алгоритм может быть обновлен и использован для тестирования программ, написанных для квантовых компьютеров, и устранения ошибок», — сказал доктор Лесовик.
Ключом к квантовому компьютеру является его способность работать на основе схемы, которая не только включена или выключена, но и одновременно находится в состоянии «включено» и «выключено».
Хотя это может показаться странным, все зависит от законов квантовой механики, которые определяют поведение частиц, составляющих атом.
В этом микромасштабе материя действует таким образом, который является невозможным в макромасштабе Вселенной, в которой мы живем.
Квантовая механика позволяет этим чрезвычайно маленьким частицам существовать в нескольких состояниях, известных как «суперпозиция», до тех пор, пока они не сталкиваются и не перемешиваются.
Хорошая аналогия этого процесса – вращение монеты в воздухе. Нельзя сказать, «орел» это или «решка», пока монета не приземлится.
Перспективы развития квантовых компьютеров
Основой современных вычислительных устройств является двоичный код, применяемый в компьютерах десятилетиями.
В то время как у классического компьютера есть «биты», состоящие из нулей и единиц, у квантового компьютера есть «кубиты», которые могут принимать значение ноль, или один, или даже оба одновременно.
Одно из главных препятствий для развития квантовых компьютеров — то, что они могут вытеснить классические компьютеры. Поэтому Google, IBM и Intel входят в число компаний, тормозящих их распространение.