Российские физики заставили время идти вспять

Не исключено, что время все-таки обратимо. И его так называемую стрелу, устремленную якобы только в одном направлении — от прошлого к будущему, можно повернуть. И тем самым «перемотать» уже свершившееся в обратную сторону. Например, провернуть назад фарш или вдавить зубную пасту обратно в тюбик.

Фантастика? Не совсем, как выяснилось. Российские физики провели эксперименты, в которых по сути продемонстрировали нечто подобное.

Руководил исследованиями Гордей Лесовик, заведующий лабораторией физики квантовых информационных технологий Московского физико-технического института (МФТИ), помогал Михаил Суслов из МФТИ, их соавторами стали наши соотечественники — Андрей Лебедев, Валерий Винокур и Иван Садовский, работающие в научных учреждениях США и Швейцарии. О результатах они сообщили все вместе в журнале Scientific Reports в статье с интригующим названием «Стрела времени и ее поворот в обратную сторону в квантовом компьютере IBM» (Arrow of Time and its Reversal on IBM Quantum Computer).

Поясняя смысл экспериментов, ученые для начала приводят в пример электрон, витающий где-то во Вселенной. Объясняют, что в начальный момент времени мы можем примерно знать, где он находится. Законы квантовой механики не позволяют указать местоположение предельно точно — квантовые частицы демонстрируют неопределенность, могут находиться то там, то сям одновременно. Но некий участок наиболее вероятной локализации все имеется.

Далее, поскольку все сущее, согласно второму закону термодинамики, стремится от порядка к хаосу, местоположение электрона становится все более неопределенным. Он словно бы расползается в разные стороны. Как и предсказывает уравнение Шредингера — основное в квантовой механике.

Пользуясь тем же уравнением, можно представить, как «расползшийся» электрон возвращается на прежнее место — локализуется за то же время, что и расползался.

Лесовик с коллегами иллюстрируют суть квантовых метаморфоз, происходящих с электроном, бильярдными шарами. Мол, вот они — собраны в пирамиду, далее хаотично раскатываются по столу и вдруг, повинуясь некой таинственной силе, вновь собираются в упорядоченную структуру — в ту же пирамиду на том же самом месте. Вот эти процессы и смоделировали ученые, воспользовавшись квантовым компьютером.

Кубиты — элементарные вычислительные модули квантового компьютера — могут находиться в трех состояниях: «0», «1», и неопределенности - «?» на схеме. В начале одного из экспериментов ученые привели три кубита в состояние «0 0 0». Это соответствовало порядку — такому, что электрон был бы локализован, а а пирамида шаров собрана.

Повинуясь некой эволюционной программе, порядок в состоянии кубитов вскоре нарушился. Это соответствовало расползанию электрону и разрушению пирамиды шаров.

Спустя мгновения та же эволюционная программа, вызывавшая хаос, на удивление, начинала приводить состояние кубитов в порядок. И они, в итоге, возвращались в прошлое — в прежнее состояние.

Трюк с поворотом времени вспять удавался не каждый раз. В более «примитивных» экспериментах - с двумя кубитами —примерно 80 процентов из них проходили путь от порядка к хаосу и обратно. Три кубита демонстрировали такое примерно в половине случаев.

Приведут ли подобные «повороты» с созданию машины времени? Физики не рискуют такое предполагать. Но кто знает, а вдруг? Начало-то, вроде бы положено.

ПРЯМАЯ РЕЧЬ

Гордей Лесовик, доктор физико-математических наук:

«Это одна из серии работ, посвященных возможности нарушить второе начало термодинамики, — закон физики, тесно связанный с различием между прошлым и будущим. Теперь мы подошли к проблеме с третьей стороны — мы искусственно создали такое состояние системы, которое само развивается в обратную с точки зрения второго начала сторону».