Udało im się po raz pierwszy odwrócić kierunek czasu w prawdziwym układzie kwantowym

Jednak królestwo Mechanika kwantowa Nie podlega tym samym regułom, a nawet można powiedzieć, że kierunek czasu nie jest odpowiedni dla naturalnie zachodzących procesów. Oznacza to, że ci sami „spedytorzy” mogą mieć miejsce jako „następcy”.

Dwa lata temu zespołowi rosyjskich naukowców udało się na komputerze zasymulować odwrócenie czasu, tworząc sytuację, w której „strzałka czasu” cofa się. Teraz zespołowi naukowców kierowanemu przez fizyków z Uniwersytetu Wiedeńskiego udało się pójść o krok dalej i przekształcić tę symulację w rzeczywistość, pokazując, że przynajmniej w niektórych układach kwantowych Kierunek działań w czasie można odwrócić.

W szczególności fizycy byli w stanie przywrócić foton do stanu tymczasowego sprzed eksperymentu. W analogii do mikroskopijnego świata niejako odkładają szklankę na stół, z którego spadła. Praca jest demonstracją powołania „przewiń protokół” Właśnie ukazało się w czasopiśmie 'optyka’.

Większości zmian, które nas otaczają w codziennym życiu, nie da się cofnąć. Stłuczone szkło nigdy nie zostanie ponownie złożone, a jajko nigdy nie wróci do swojej skorupki po usmażeniu. Jednak teoretycznie możliwe jest odwrócenie tego, co wydawałoby się nieodwracalne. Wystarczy do tego znać dokładnie położenie, prędkość i kierunek każdego atomu w kubku (lub jajku) w każdej chwili. Coś niemożliwego w praktyce.

Osobny świat

W świecie cząstek subatomowych problem staje się bardziej złożony, ponieważ jedną z podstawowych zasad fizyki kwantowej jest to, że sama obserwacja układu powoduje jego zmianę. Uniemożliwia to, nawet w zasadzie, śledzenie zmian systemu w czasie i odwrócenie tego procesu. Jednak prawa mechaniki kwantowej otwierają również nowe możliwości, takie jak tak zwane „uniwersalne protokoły przewijania”, które umożliwiają odwracanie zmian w układzie kwantowym bez konieczności dokładnej wiedzy, czym one są. To znaczy bez konieczności ich monitorowania.

Kierowany przez Philipa Walthera zespół fizyków z powodzeniem wdrożył globalny protokół przewijania. Łącząc nowy protokół teoretyczny ze złożoną konfiguracją optyczną, grupa wykazała, że ​​rzeczywiście możliwe jest odwrócenie zmian w układzie kwantowym, takim jak foton. W tym celu wykorzystali ultraszybkie komponenty światłowodowe i interferometry w wolnej przestrzeni rozmieszczone jak przełącznik kwantowy.

W ten sposób byli w stanie z powodzeniem odzwierciedlić czasową ewolucję pojedynczego fotonu, nie wiedząc, jak zmieniał się on w czasie, ani nawet jego stanu początkowego i końcowego. „Co zaskakujące, ten protokół nie wymaga nawet znajomości natury interakcji z układem kwantowym” – mówi Peter Schiansky, pierwszy autor artykułu.

Według naukowców ich globalny protokół przewijania można zmodyfikować, aby odnieść sukces z bardzo dużym prawdopodobieństwem. Dowody na to, że protokoły przewijania istnieją w tej ogólnej formie, a także są technicznie wykonalne, przyczyniają się do naszego zrozumienia podstawowej mechaniki kwantowej. W przyszłości może stać się użytecznym narzędziem dla technologii informatycznych. informacje ilościowe.