Физики из МФТИ «обратили время вспять» с помощью квантового компьютера

Ученые из Московского физико-технического института вместе с американскими и швейцарскими коллегами вернули состояние квантового компьютера на долю секунды в прошлое.

Работа опубликована в журнале Scientific Reports. Коллектив ученых теоретически обосновал и реализовал преобразование квантовой системы, после которого она самостоятельно совершит обратную эволюцию к одному из предыдущих состояний. Ведущий автор исследования Гордей Лесовик рассказал, что это одна из серии работ, посвященных возможности нарушить второй закон термодинамики — он гласит, что если некоторая система не имеет притока энергии извне, то она либо сохраняет свое состояние, либо самопроизвольно движется в сторону хаоса, но не порядка.

Квантовые физики из МФТИ решили проверить, возможно ли, что время само собой обернется вспять для отдельно взятой частицы и хотя бы на долю секунды. Для оценки местоположения одиночного электрона в пустом межзвездном пространстве в конкретный момент времени они использовали уравнение Шредингера. Расчеты опирались на то, что положение частицы будет постепенно «расползаться» по пространству. Ученые рассчитали, что электрон действительно может «спонтанно оказаться в прошлом»: самопроизвольно локализоваться в том же участке пространства, где он был ранее. Однако вероятность этого крайне мала.

После этого ученые решили провести экспериментальную демонстрацию разработанного протокола. Вместо электрона наблюдалось состояние облачного квантового компьютера, состоящего сначала из двух или трех элементов — сверхпроводящих кубитов. В результате физикам удалось преобразовать состояние квантового компьютера так, чтобы оно развивалось наоборот — от хаоса к порядку. При работе с двумя кубитами этого удалось достичь в 85% случаев, а с тремя — в 49%. По мнению авторов, ошибки объясняются несовершенством квантового компьютера, а с развитием техники ошибка будет уменьшаться.