Ci sono molte cose che non capiamo sui sistemi quantistici. Ma nel corso dell’ultimo secolo, i fisici hanno trovato il modo di sfruttare a loro piacimento le numerose stranezze della meccanica quantistica, incluso un nuovo protocollo che essenzialmente manipola la freccia del tempo.
I protocolli di controllo quantistico si riferiscono a tecniche che sfruttano i sistemi quantistici per scopi pratici e sperimentali. In un recente Revisione fisica X articolo, i fisici riportano un nuovo protocollo che sembra rimodellare il modo in cui una cosiddetta freccia del tempo emerge nei sistemi quantistici. Utilizzando questo meccanismo, il group ha progettato un motore di misurazione per estrarre energia dai sistemi quantistici, scoprendo che il loro strumento rendeva l’evoluzione del sistema quantistico “più coerente con il tempo che scorre all’indietro” in senso statistico. Luis Pedro García-Pintosautore principale dello studio e fisico del Los Alamos Nationwide Laboratory, ha detto a Gizmodo.
“Il nostro lavoro non è in alcun modo legato ai viaggi nel tempo”, ha osservato García-Pintos. “Fondamentalmente, mostra modi concreti in cui i quantificatori per la freccia del tempo possono essere ‘ingannati’ nel segnalare ‘il flusso sbagliato del tempo.'”
Ecco qualcosa che non impari a scuola
Immagina un bicchiere d’acqua accanto a un gatto. Quindi immagina che il gatto, nel tipico modo dei gatti, rovesci la tazza, provocando la fuoriuscita dell’acqua e la rottura del vetro. Supponiamo che qualcuno abbia registrato questo evento e abbia tenuto una proiezione del video. Se il video mostrasse il bicchiere che si rimette insieme e le gocce d’acqua che si raccolgono nella tazza, sapresti che il video veniva riprodotto al contrario.
In questo modo, abbiamo un senso generale dell’ordine degli eventi quotidiani e possiamo identificare quando story ordine viene invertito. Sappiamo cioè che è fisicamente impossibile che un bicchiere rotto si ricompatti o che l’acqua versata non venga versata; la freccia del tempo è impostata in una direzione distinta.
Ma questa percezione della freccia del tempo è qualcosa che attribuiamo anche ai sistemi. Secondo García-Pintos, molti fenomeni naturali mancano intrinsecamente di una preferenza per la direzione del tempo. In senso stretto, la direzione di questa freccia del tempo non fa differenza nel quadro matematico della fisica. È solo quando un sistema viene misurato – e tali misurazioni introducono casualità – che emerge una freccia del tempo in a stocastico modo (probabilistico).
Controllare la freccia del tempo
Tuttavia, le leggi fondamentali della fisica sostengono che il tempo è simmetrico a livello quantistico, e l’ultimo lavoro si basa su questa concept. I ricercatori in genere quantificano l’emergere della freccia del tempo “confrontando la probabilità, o la probabilità, del verificarsi di un processo in avanti nel tempo con la sua versione invertita nel tempo”, ha spiegato García-Pintos.
Il nuovo protocollo è un quadro matematico per descrivere come si evolvono i sistemi quantistici monitorati. I ricercatori hanno formulato un progetto simile a un motore, applicando il protocollo al sistema tramite un meccanismo di suggestions. Curiosamente, ciò ha permesso loro di “annullare, amplificare o sovracompensare” il disturbo causato dalla misurazione del sistema, secondo un dichiarazione sui risultati. Di conseguenza, i ricercatori potrebbero liberamente “cambiare il modo in cui il sistema si evolve” e “rimodellare la freccia del tempo”, ha spiegato García-Pintos.
Un motore irreale?
Vale la pena notare che questo apparato motore non esiste ancora, sebbene l’articolo presenti alcune idee interessanti. Detto questo, il group è molto ansioso di dimostrare sperimentalmente la sua concept utilizzando qubit superconduttori. Se realizzato, i ricercatori ritengono che questo meccanismo potrebbe massimizzare il potenziale energetico di tecnologie come le batterie quantistiche o algoritmi specifici nei dispositivi quantistici.
Nel complesso, García-Pintos ha affermato che lo strumento è “abbastanza generale” da consentire advert altri ricercatori di trovarne alcuni usi inaspettati. Successivamente, hanno in programma di testare il loro protocollo su qubit superconduttori per valutare come i risultati potrebbero essere applicati, per ora, a configurazioni più accademiche.
“Il modo in cui stiamo riesprimendo il modo in cui si evolve un sistema quantistico monitorato consente diversi modi di pensare alla dinamica stocastica dei sistemi quantistici monitorati”, ha affermato. “Ciò, a sua volta, consente nuovi modi divertenti per sfruttare le misurazioni quantistiche per guidare la dinamica di un sistema quantistico”.
