Физики из МФТИ заставили время идти назад внутри квантового компьютера

Ученые из России, США и Швейцарии заставили квантовый компьютер вернуться на долю секунды в прошлое, "нарушив" второй закон термодинамики. Их выводы и возможное проявление этого эффекта в реальном мире было представлено в журнале Scientific Reports.

Tsarcyanide/пресс-служба МФТИ

Одной из основ современной физики и космологии является концепция так называемой "стрелы времени" – постулат о том, что время в нашей Вселенной движется исключительно в одном направлении, из прошлого в будущее. Иными словами, мы движемся сквозь четырехмерное пространство исключительно в одном направлении по оси времени, и "перемотать" его назад невозможно.

Этот принцип, который ученые часто называют "вторым законом термодинамики", считается нерушимым правилом, управляющим жизнью всей Вселенной на всех уровнях. Он же является причиной того, почему "вечный двигатель" всегда будет лишь мечтой фантастов и никогда не станет реальностью.

Три года назад Лесовик и его коллеги обнаружили, что второе начало термодинамики может нарушаться на квантовом уровне, фактически пытаясь доказать обратное. Это открыло дорогу для создания квантового аналога знаменитого "демона Максвелла" – гипотетического существа, сортирующего быстрые и медленные молекулы.

Чуть позже российские физики успешно реализовали эту идею на практике. Это заставило их задуматься о том, можно ли воспользоваться удивительными свойствами квантового мира и разбить демона Максвелла на несколько частей, разнесенных на относительно большие расстояния. Они реализовали эту амбициозную задачу в конце прошлого года.

Логическим продолжением этих экспериментов, как отмечает Лесовик, стала проверка того, может ли время самопроизвольно обернуться вспять хотя бы для одной частицы, чьим поведением управляют законы квантовой физики.

Для этого они просчитали то, может ли электрон, находящийся в пустом пространстве, спонтанно вернуться на мгновение назад в прошлое, используя уравнение Шредингера для оценки того, где в конкретный момент времени будет находиться частица. Эти расчеты опирались на простую идею – положение частицы будет постепенно "размазываться" по пространству, подчиняясь действию "стрелы времени".

Как оказалось, электрон действительно может спонтанно оказаться в прошлом, вернувшись в то состояние, в котором он находился пару мгновений назад. Подобные события, однако, должны происходить крайне редко – по расчетам Лесовика и его коллег, это может случиться примерно один раз за все время существования Вселенной, причем время будет "перемотано" назад всего на 0,06 наносекунды.

Тем не менее, сама возможность подобного нарушения второго начала термодинамики позволила российским и зарубежным ученым осуществить подобную операцию "вручную", используя облачный квантовый компьютер фирмы IBM.

Объединив два или три кубита, элементарных вычислительных модулей и ячеек памяти подобных машин, ученые заполнили их определенным набором чисел и начали манипулировать их содержимым так, что уровень хаоса внутри этой квантовой системы начал быстро расти.

С точки зрения физики это проявляется в том, что со временем неупорядоченность, хаотичность Вселенной, состояние, которое ученые называют энтропией, неуклонно растет. К примеру, этот процесс проявляется в том, как меняется состояние энергии Вселенной. Принцип, который ученые часто называют "вторым законом термодинамики", считается нерушимым правилом, управляющим жизнью всей Вселенной на всех уровнях.

Фото : МФТИ

Российские ученые нашли способ создать квантовое устройство, нарушающее второе начало термодинамики и обладающее КПД, фактически равным 100%, говорится в статье, опубликованной в журнале Physics Review A.

"Любой тепловой двигатель состоит из нагревателя, который, собственно, и является источником энергии, и холодильника, задача которого состоит в охлаждении рабочего тела двигателя. Холодильник понижает энтропию двигателя и при этом неизбежно тратит впустую часть тепловой энергии, полученной от нагревателя. Именно поэтому КПД теплового двигателя никогда не достигает 100%", — поясняет сотрудник Технического университета Цюриха и МФТИ в Долгопрудном Андрей Лебедев.

Год назад ученые из МФТИ под руководством Гордея Лесовика из Института теоретической физики РАН обнаружили, что второе начало термодинамики может нарушаться на квантовом уровне. Это открыло дорогу для создания квантового аналога знаменитого демона Максвелла — гипотетического существа, сортирующего быстрые и медленные молекулы.

Эта идея натолкнула ученых на мысль, что подобных квантовых "демонов" можно использовать для создания машины, чей коэффициент полезного действия будет равен 100%. Для ее разработки ученые предлагают использовать две пары кубитов — элементарных вычислительных модулей и ячеек памяти квантовых компьютеров, связанных между собой на квантовом уровне.

Кубиты в двигателе Лесовика и его коллег выполняют две функции — поглощают тепло и позволяют "телепортировать" лишнюю энтропию за пределы системы, играя роль демона Максвелла. Это позволяет устройству фактически достичь состояния, эквивалентного вечному двигателю второго рода.

На самом деле, конечно, этот прибор не является вечным двигателем — как объясняет Лесовик, для его работы необходимо постоянно обновлять "демонские" кубиты, очищающие систему от энтропии, охлаждая их особым образом. С другой стороны, это делается за пределами самого устройства, что позволяет говорить о том, что формально второй закон термодинамики все же нарушается внутри него.

Сейчас Лесовик и его коллеги занимаются воплощением этой идеи на практике, создавая подобный вечный двигатель на базе сверхпроводящих кубитов — трансмонов.

Лучшие комментарии на РИА по поводу "вечного двигателя":

Источник - РИА Новости .

- 0
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5

Комментарии:

#1 написан 13 марта 2019 15:32

Статус:
Группа: Администраторы
Зарегистрирован 15.11.2013

редактор damkin | Комментариев: 1 952 | Публикаций: 281

Пришлось "вылезти из истории" и прокомментировать "новость" о путешествии взад во времени в квантовом компьютере..

В принципе согласен, с лучшими комментариями и особенно с Damask, который очень схож с Дамаскин (который Дамкин): что пали "так низко" журналисты, так как в статье речь идет немного о другом:

Раскрыть происхождение стрелы времени остается фундаментальной научной проблемой. В рамках статистической физики, эта проблема была неразрывно связана со вторым законом термодинамики, которая заявляет, что рост энтропии происходит из запутывания системы с окружающей средой. Однако еще предстоит выяснить, является ли необратимость времени фундаментальным законом природы или, наоборот, его можно обойти. Здесь мы покажем, что, в то время как в природе комплексное сопряжение, необходимое для обращения времени, экспоненциально маловероятно, можно разработать квантовый алгоритм, который включает комплексное сопряжение и, таким образом, отменяет данное квантовое состояние. Использование этого алгоритма на квантовом компьютере позволяет экспериментально демонстрировать обратную динамику времени для электрона, рассеянного на два уровня примеси

Приведенный текст - также всего лишь слова..., так как физики не знают, что из себя представляет частица электрон, и как электрон может "размазываться" на примеси...

У меня есть более правдоподобное объяснение возможности "путешествовать взад - вперед" во времени:

так как совсем другое понимание времени: время - это движение - циклы в вихревом движении, скорость вихревого кольца, другими словами - частота вращения "часитицы" (или компонентов, из которых состоит частица - будь то "кварки", гравитоны" или еще более "мелкая пыль" (тут я уже утрирую) зависит от того на каком расстоянии от вершины вихря находится кольцо движения частицы. Кольцо вращения - это частота вращения. Меняя частоту вращения кольца (частицы, или ее составляющих) можно скачком (мгновенно) менять местоположение частицы в вихре, т.е. перемещаться мгновенно на расстояния при изменении частоты вращения (при воздействии энергии на частицу) или, используя понятие времени, как его понимает большинство, в том числе и эти физики (Лесовик) говорить о скачках в прошлое или будущее время. Все просто.., без всяких эйнштейновских прибамбасов.

Использую иилюстрацию МФТИ (не зря они её использовали), поясняюю картинкой метод мгновенного перемещения в пространстве, который используются при перемещении НЛО.

Информация!

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Лента новостей

Опрос на портале

Облако тегов

Сейчас на сайте

Архив новостей

Популярные новости

Самое обсуждаемое

Погода