Ученые обнаружили способ изменения направления времени в квантовых системах

Исследователи из Китая и Гонконга разработали новый метод проверки свойств квантовых компьютеров, позволяющий менять местами входные и выходные порты. Этот метод, основанный на «квантовом перевороте времени», подтверждает, что в определенных квантовых системах переменные времени могут быть обратимыми.

В обычной жизни время движется только вперед, что делает многие процессы необратимыми. Это явление называется «стрелой времени» и обусловлено расширением Вселенной со времен Большого взрыва. Однако в квантовой механике на наноуровне возможны процессы, в которых направление времени можно изменить. Это подтверждает теорема CPT (Charge, Parity, and Time reversal symmetry).

Недавно опубликованное исследование в журнале Physical Review Letters демонстрирует, что в квантовых системах время может быть обращено, создавая двойную суперпозицию в противоположных направлениях. Это приводит к тому, что входные и выходные данные становятся неопределенными, то есть могут быть взаимозаменяемыми.

На квантовых компьютерах входы и выходы представлены запутанными кубитами или другими частицами в состоянии суперпозиции. Эти микроскопические частицы координируются для представления информации, аналогично тому, как в традиционных компьютерах используется двоичная система.

Новизна исследования заключается не в самой идее обратимости входных и выходных портов, а в разработке метода проверки корректности работы этих систем. Ученые создали виртуальную модель устройства, называемого квантовым переворотом времени, которое движет свет как вперед, так и назад во времени, используя один фотон.

Исследователи полагают, что неопределенность такого типа, где входы и выходы могут быть изменены местами, может быть ключом к созданию единой теории квантовой гравитации. Хотя явная физическая модель для таких сценариев еще не предложена, наличие математической основы и экспериментальной платформы для их изучения является ценным инструментом для понимания их операционных последствий.