Фізики встановили межі ефективності повернення часу в квантовій моделі – ScienceAlert.
У Ізраїлі фізики Якір Ааронов з Тель-Авівського університету та Авшалом Еліцур з Ізраїльського інституту перспективних досліджень провели математичне дослідження меж ефективного зворотного часу в квантових системах. Згідно з їхньою найпростішою моделлю, цей ефект може тривати приблизно одну фемтосекунду, що є однією квадрильйонною часткою секунди, як повідомляє ScienceAlert.
Автори розмістили роботу у вигляді препринту на платформі arXiv. Дослідження розвиває ідею квантової машини трансляції часу, яку Ааронов із колегами запропонував 1990 року. Така теоретична система мала б використовувати суперпозицію -- стан, за якого квантова система може одночасно перебувати в поєднанні кількох можливих станів.
Як відтворювали зворотний процес
Автори розглянули годинник, що перебуває одночасно у двох ділянках гравітаційного поля різної сили. У цих гілках час минає з різною швидкістю. Після їх поєднання можливе інтерференційне накладання, а відбір певного результату -- постселекція -- теоретично дозволяє системі поводитися так, ніби вона пережила проміжок часу, більший або менший за час у кожній з гілок. У граничному випадку йдеться про від'ємний проміжок часу.
Щоб перевірити такий ефект у моделі, фізики використали приклад спонтанного випромінювання атомів. Якщо зі 100 збуджених атомів після певного часу збудженими залишилися 80, то поява після проходження системи через умовну машину більшої кількості збуджених атомів означала б ефективне повернення частини процесу розпаду.
Більше актуальних новин читайте у Telegram-каналі UA.News.
Обмеження створює квантове середовище
У цій моделі атоми, разом з випромінюваним світлом та стінками, які здатні його поглинати, були розташовані в абсолютно герметичній камері. Проте навіть в таких умовах атоми продовжують взаємодіяти з електромагнітним полем, яке зберігає відбитки випромінювання.
Для найпростішої двогілкової схеми необхідна для інтерференції квантова когерентність зберігається близько однієї фемтосекунди. Після цього середовище вже містить надто багато інформації про випромінювання, щоб відтворити потрібний зворот процесу. Складніші моделі теоретично можуть охоплювати довші інтервали, але потребуватимуть значно більшої кількості квантових гілок і матимуть дедалі меншу ймовірність успіху.
Дослідники зазначають, що постселекція не порушує другого закону термодинаміки: видимий зворот часу виникає лише для малої частки відібраних результатів. Якщо враховувати всі можливі результати, система загалом і надалі підпорядковується цьому закону.
