Изобретение ученых из Физтеха отправляет частицы в прошлое: что пишут на Западе о русской «Машине времени»

Интересное
20 июня 2020

Когда про наших ученых пишут на Западе – это всегда хорошая новость! А уж когда дело касается передовых технологий, то я просто не могу пройти мимо.

В этот раз в фокусе внимания западных журналистов — эксперимент ученых из Лаборатории физики из Московского физико-технического института (МФТИ). Исследовательская группа под руководством Гордея Лесовика проводила эксперименты со временем на квантовом компьютере. Конечно, у них получилась не такая машина времени, на которую сел и поехал во времена Ивана Грозного. Но вот отправить микрочастицы на доли секунд в прошлое она умеет. И это хорошее начало.

«Русские научились перемещать объекты размером меньше атома в направлении, противоположном «стреле времени!», — пишет Daily Mail.

Автор эксперимента - глава лаборатории физики квантовых информационных технологий Физтеха Гордей Лесовик
Автор эксперимента — глава лаборатории физики квантовых информационных технологий Физтеха Гордей Лесовик

Ученые поставили эксперимент с электронами. Чтобы понять, как это работает, представьте бильярд, где шары разбросаны случайным образом из изначального собранного треугольника. Ученые повернули их вспять, собрав в красивый треугольник, в котором они были до случайного разброса.

То есть электроны вернулись назад не под действием каких-то сил. А просто пройдя путь во времени в обратном направлении.

«Русские физики бросили вызов второму закону термодинамики!», — восхищается журналист издания. Этот закон гласит, что энергия в системе переходит из пригодной в использовании в непригодную для использования.

Грубо говоря, вы целенаправленно нагрели предмет, приложили энергию. А она перешла в тепловое хаотичное движение молекул внутри него. Это главная причина, по которой наши телефоны и ноутбуки постоянно требуют зарядки, и то, почему наше солнце однажды погаснет.

Энергия не сможет вечно циркулировать в системе, даже замкнутой. Она постоянно будет уменьшаться. Это физическое обоснование, почему все конечно в нашем мире. И есть пресловутая «стрела времени» — а именно постоянное движение вперед и назад вернуться нельзя.

Представляете, к чему это приведет в масштабах Вселенной? Фактически, второй закон термодинамики устанавливает, что Вселенная не сможет жить вечно и рано или поздно распадется (или схлопнется назад).

Как говорится в журнале Scientific Reports, русская машина времени – это простой квантовый компьютер, который состоит из, так называемых, электронных «кубитов». (Какие возможности дает человечеству квантовый компьютер — смотри в справке в конце статьи)

Кубиты – это главное отличие квантового компьютера от обычного. В обычном компьютере транзисторы программируются только по принципу 1 и 0. (Есть ток – 1, нет тока – 0). Через комбинации этих цифр и запоминается вся информация. У кубита кроме 1 и 0 есть много позиций между.

Физики обычно приводят такую аналогию. Обычный компьютер функционирует по принципу, как выключатель, где только два состояния – вкл и выкл. А квантовый – как ручка на плите. Есть выкл, есть максимальная мощность (1), а есть еще очень много состояний между ними.

Физики запустили «эволюцию», когда кубиты стали меняться случайным образом. После этого им удалось повернуть процесс вспять – кубиты прошли процесс во времени в обратном направлении и заняли изначальные позиции. С двумя кубитами система возвращалась в исходное состояние в 85% случаев, с тремя – в 50%.

Исследователи – и наши и зарубежные, придерживаются точки зрения, что по факту – это машина времени. Ведь частицы вернулись в прошлое – то самое исходное состояние, с которого все начиналось. «Для внешнего наблюдателя это выглядит, что время бежит вспять», — говорит Гордей Лесовик. «Мы искусственно запустили процесс, которое идет в направлении, противоположном термодинамической стреле времени».

С одной стороны да — представьте, если система (в нашем случае – кубитов) разлетелась случайным образом. Потом, также случайным образом, она не сможет собраться в единое целое.

Но тут открытым остается вопрос – а сам случай, хаос существует ли в природе? Физики, включая известного нобелевского лауреата Илью Пригожина, уверены, что случай есть.

Но мне ближе концепция, когда хаос – это просто мера нашего незнания. Мы не в состоянии понять всех сил природы, по каким законам они действуют. И нам кажется, что все это происходит случайным образом и это невозможно предсказать.

Но это никак не умаляет ценности эксперимента, проведенного российскими физиками. Это как раз и приблизит нас к разгадке, как на самом деле работают квантовые процессы. И результаты их эксперимента имеют практическое применение – они могут использоваться при разработке квантовых компьютеров. Например, при написании и тестировании новых программ для квантовых компьютеров и устранении ошибок.

И вот это уже всерьез беспокоит западных исследователей. Ведь кто вырвется вперед в этом направлении – получит большое преимущество в технологиях над другими странами. И хотя Google, IBM и Intel вкладывают сотни миллионов долларов в исследование, у нас тоже есть свои ученые, которыми мы можем гордиться.

Ну и, напоследок, небольшая справка:

Что дадут человеку квантовые компьютеры

Квантовый компьютер может запомнить на порядки больше информации на единицу площади. И свободно оперировать данными. Сферы применения – бесконечны!

Медицина. Вам только кажется, что медицина технологична. На самом деле ученые долго смешивают различные вещества в поисках заветной формулы лекарств. Да и вещества в основе – простые. Квантовые компьютеры смогут предлагать новые виды лекарств, которые будут в разы лучше нынешних!

Фундаментальная наука. Они смогут проводить тяжелые математические расчеты для нужд науки. Ученым это развяжет руки и поможет чаще совершать открытия. От расшифровок генома до предсказаний последствий и сценария катастроф из-за экологии.

Шифрование данных. С квантовыми компьютерами оно достигнет совершенства. Взломать банковские карты и счета станет практически невозможно.

Искусственный интеллект (ИИ). Настоящий ИИ, который реально будет думать сам и принимать решения, возможен только на мощностях квантовых компьютеров.

Источник

Поделиться новостью