Коллектив физиков из Лос-Аламосской национальной лаборатории представил в журнале Physical Review X свое новое исследование, в котором описан квантовый протокол управления системами. Этот протокол открывает возможность манипуляции стрелой времени на квантовом уровне.
Исходя из предложенной модели, ученые разработали измерительный движок для извлечения энергии из квантовых систем. Исследования показали, что их инструмент может сделать эволюцию квантовой системы более согласованной с течением времени, движущимся в обратном направлении – в статистическом аспекте.
Чтобы лучше понять эту концепцию, можно обратиться к интуитивной интерпретации времени. Например, если вы увидите видео, где разбитый стакан собирается обратно, вы сразу поймете, что это запись в обратном времени. Это и есть стрелка времени – мы воспринимаем физически необратимые процессы как однонаправленные.
Как отмечает ведущий автор исследования Луис Педро Гарсиа-Пинтос, многие природные процессы не имеют предпочтительного направления времени. На математическом уровне стрелка времени не имеет значения и появляется лишь тогда, когда система измеряется, внося случайность.
Фундаментальные законы физики утверждают, что на квантовом уровне время симметрично. Новый протокол описывает эволюцию наблюдаемых квантовых систем. Исследователи создали конструкцию, применив протокол, что позволило «компенсировать, усиливать или избыточно компенсировать» возмущения, возникающие при измерении.
Учёные отдельно подчеркнули, что их работа не касается путешествий во времени, но демонстрирует способы, которыми стрелу времени можно «обмануть». Несмотря на то что движок существует в теоретической форме, команда стремится экспериментально проверить концепцию с использованием сверхпроводящих кубитов. Это может максимизировать энергетический потенциал квантовых батарей и алгоритмов в квантовых устройствах. Исследователи планируют проверить протокол на практике, оценивая его применения в экспериментальных установках.