U NAJNOVIJEM znanstvenom eksperimentu, stručnjaci su uspjeli postići nešto nevjerojatno; pomoću kvantnog računala promijenili su smjer vremena na mikro razini, piše The Independent.

Istraživanje proturječi temeljnim zakonima fizike i moglo bi promijeniti naše razumijevanje procesa koji upravljaju našim svijetom i svemirom.

Znanstvenici su, koristeći se elektronima i kvantnom mehanikom, uspjeli vratiti vrijeme unatrag, što bi se u makro svijetu moglo usporediti s vraćanjem razbijene staklene čaše u svoj prvobitan cjelovit oblik.

Svatko tko je gledao u njihovo računalo, promatrao je događaj unatrag, odnosno kako se odvija u promijenjenom smjeru vremena.

Strijela vremena

Znanstvenici s Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju (MIPT) koji su uz pomoć kolega iz Švicarske i SAD-a uspjeli provesti ovakav zadivljujući eksperiment očekuju da će s vremenom uspjeti dodatno poboljšati tehniku te da će njihovi rezultati s vremenom postati još pouzdaniji i precizniji.

"Uspjeli smo na umjetan način stvoriti stanje koje se razvija u smjeru suprotnom od termodinamičke 'strijele vremena'", rekao je voditelj istraživanja, kvantni fizičar Gordey Lesovik s MIPT-a.

Istraživanje Arrow of Time and its Reversal on IBM Quantum Computer i način funkcioniranja "vremenskog stroja" objavljeno je časopisu Scientific Reports. "Vremenski stroj" sastoji se od bazičnog kvantnog računala sastavljenog od elektronskih "kubita". Kvantni bit ili kubit, može biti jedinica ili nula ili oboje istovremeno, što je poznato kao kvantna superpozicija. Upravo ovo svojstvo kubita uz niz drugih kvantnih učinaka omogućuje kvantnim računalima da određene operacije izvode brže u odnosu na standardna računala. 

Program evolucije

Tijekom eksperimenta, znanstvenici su pokrenuli "program evolucije" koji je uzrokovao da kubiti tvore sve složeniji uzorak promjena nula i jedinica. Tijekom tog procesa, izgubio se red, kao što ga nestane kada se, primjerice, prvotno posložene loptice za biljar snažno udare štapom.

No, onda je u djelo krenuo drugi program koji je promijenio stanje kvantnog računala na takav način da ga je evoluirao "unatrag", odnosno iz kaosa u red, čime se stanje kubita vratilo u prvobitno polazno stanje.

Drugi zakon termodinamike

Svemir u sebi sadrži jedno pravilo koje izgleda kao da je uklesano u kamenu, a zove se drugi zakon termodinamike. Taj zakon određuje prelazak iz reda u nered i funkcionira samo u jednom smjeru.

Primjerice, ako gledate videozapis razbijanja kuglica za biljar unatrag, jasno vam je da je zapravo neizvedivo da se jednim udarcem sve one poslože u prvobitan trokut. No, najnoviji eksperiment uspio je upravo to, savršeno je izračunao udarac kojim su se kuglice posložile u početnu formaciju u obliku piramide.

Praktična primjena

Znanstvenici su otkrili da, radeći sa samo dva kubita, mogu "preokrenuti vrijeme" sa stopom uspješnosti od 85%. Kada su radili s tri kubita, došlo je do većeg broja pogrešaka, što je rezultiralo stopom uspješnosti od 50%. Smatraju kako će se stopa pogreške smanjiti s poboljšanjem uređaja, odnosno  "vremenskog stroja", a sam eksperiment mogao bi već sada imati praktičnu primjenu u razvoju kvantnih računala.

"Pomoću našeg algoritma, kojeg bi trebalo ažurirati, mogli bi se testirati programi pisani za kvantna računala i eliminirati 'buka' i pogreške", rekao je Lesovik.

Objasnimo sve s dvije kutije

Dr. sc. Ivica Smolić sa Zavodu za teorijsku fiziku Fizičkog odsjeka zagrebačkog PMF-a, pojednostavljeno je za Ideje.hr predstavio problem drugog zakona termodinamike.

“Zamislimo izoliranu kutiju koja je s pregradom podijeljena na dva jednaka dijela: u jednom je vakuum, a u drugom nekakav plin. Uklonimo li pregradu, molekule plina će se nasumično gibati kroz cijelu kutiju i vrlo brzo će plin ravnomjerno ispuniti sav raspoloživi prostor“, napisao je Ivica Smolić.

Ne možemo toliko puta dobiti šesticu

“Promotrimo pažljivije što se ovdje točno događa. S jedne strane imamo raspodjele u kojima je sav plin smješten u lijevu ili desnu polovicu kutije (svaka od njih se može ostvariti samo na jedan način), a s druge, simetrične raspodjele molekula (koje možemo ostvariti na golem broj načina, biranjem polovice u koju bi svaka od molekula mogla biti smještena)“, dodao je.

“Postoji mala vjerojatnost da se s vremenom opet pojave asimetrične raspodjele plina, uključujući i one u kojoj su se sve molekule opet našle na jednoj polovici kutije. Slikovito, jedna je stvar nekoliko puta za redom dobiti šesticu na bačenoj kocki, a sasvim druga kvadrilijun puta za redom dobiti šesticu!“ objasnio je teorijski fizičar.