Hatalmas jelentőségű felfedezés: egy kvantumszámítógépben „visszafordították”az időt
A Scientific Reports online tudományos folyóiratban publikált új tanulmány fontos hozzájárulás a témához. Egy nemzetközi kutatócsoport kvantumszámítógépes idő-visszafordító programot készített. A kísérlet hatalmas jelentőséggel bír a kvantum-számítástechnika megértésében, és arra is rámutat, hogy az idő visszafordítása szinte végtelenül komplex művelet: teljesen valószínűtlen, a lehetetlennel határos, hogy magától megtörténjék.
A fizikai törvényekbe sok esetben belefér az oda-vissza haladás az időben. Bizonyos kvantumrendszerekben létre lehet hozni idő-visszafordító műveletet. A tanulmány egy realisztikus forgatókönyvön alapuló gondolatkísérletet ismertet.
A kvantumrendszer alakulását a Schrödinger egyenlet irányítja, ami megadja, milyen valószínűséggel lesz egy részecske egy bizonyos térrészen. A kvantummechnika másik fontos törvénye a Heisenberg-féle határozatlansági elv, ami szerint nem lehet pontosan meghatározni egy részecske pontos helyét és impulzusát, mert az egyidejűleg részecskeként és hullámként is viselkedik.
A kutatók azt vizsgálták, rá tudnák-e venni egy részecske idejét, hogy - akár csak a másodperc tört részére - spontán visszafordítsa magát. A példájukban egy dákó ellöki a háromszögben elhelyezkedő billiárdgolyókat, amelyek szétgurulnak – ez jó utalás a termodinamika második főtételére: egy elszigetelt rendszer állapota mindig a zárt rendszerből a rendezetlenebb állapotba halad -, azután a golyók fordított sorrendben kerülnek vissza a helyükre.
Úgy határoztak: kipróbálják, megtörténhet-e ez, akár magától, akár egy laboratóriumi kísérletben. A gondolatkísérletük egy lokalizált elektronból indult ki, ami azt jelenti, hogy biztosak voltak annak kis térrészen elfoglalt helyében. A kvantummechanika törvényei szerint ezt nehéz pontosan meghatározni, ezért a legnagyobb valószínűségét vették annak, hogy a részecske egy bizonyos térrészen belül van. Ez a valószínűség idővel „elkenődik”: valószínűbb lesz, hogy a részecske tágabb térrészen van – ekkor a kutatók idő-visszafordító művelettel szándékoztak visszavinni az elektront az eredeti helyzetébe.
A gondolatkísérletet számításokkal is alátámasztották: megbecsülték annak a valószínűségét, hogy ez egy valóságos elektronnal történik random fluktuáció következtében. Ha a világegyetem fennállásának teljes ideje (13,7milliárd év) alatt másodpercenként 10milliárd „frissen lokalizált” elektront figyelnénk meg, akkor ez mindössze egyszer történhetne meg, és a kvantumállapotot a másodpercnek csak 1/10milliárd részére vinné vissza a múltba: kb. ennyi idő telik el a lámpa zöldre váltása és a mögötted sietni akaró autós dudálása között.
Az idő természetes visszafordulása tehát valószínűtlen, de laboratóriumi körülmények között előállítható. A kutatócsoport elhatározta, hogy kvantumszámítógépen szimulálják a lokalizált elektront, és idő-visszafordító művelettel visszaviszik azt az eredeti állapotába. Egy dolog volt világos: minél nagyobb lesz a szimuláció, az egyben annál komplexebb (és pontatlanabb is) lesz. A lokalizált elektront szimuláló két kvantumbites (qubit) berendezésben a kutatók az esetek 85%-ában vissza tudták fordítani az időt. Három kvantumbites berendezésben ez csak az esetek 50%-ában sikerült, és még több hiba keletkezett.
Nem valószínű, hogy a kvantumszámítógépek idő-visszafordító programjaival végül időgépet lehetne konstruálni (ezt hagyjuk meg inkább a DeLorean-nek), viszont az ilyen programok révén jóval pontosabbá válhatnak a kvantumszámítógépek a jövőben.
Forrás: iflscience.com
