Zdroj: Pixabay. Pixabay License. Volné pro komerční užití

Jak manipulovat s kvantovým systémem – a přitom se na něj „nepodívat“

Kvantová fyzika by stejně jako ta klasická sama o sobě měla být vratná (v rovnicích není šipka času), zaměříme-li se tedy na systémy dostatečně malé na to, aby se v nich uplatňovala termodynamika/entropie. Proto by neměl být v principu problém nějaký proces spustit pozpátku a dostat se do libovolného bodu v jeho minulosti. Jenže zde narážíme na jiné úskalí: svým pozorováním („měřením“) stav systému změníme a právě tento krok v čase vrátit nedokážeme.
Fyzikové z University of Vienna a IQOQI Vienna nyní tvrdí, že i tak ale u některých kvantových systémů dokážou čas přetáčet zpět. Příslušný přetáčecí (otáčecí? rewinding) protokol ovšem s sebou přináší další paradox. Systém dokážeme vrátit v čase, ale přitom se na něj nesmíme podívat, abychom ho nenarušili. Nedozvíme se tedy, z jakého stavu jsme ho vraceli, a to má být nepřekonatelnou podmínkou pro celou operaci. Jinak příslušných přetáčecích protokolů má být v principu víc. Zde má příslušná procedura povahu komponent z optických vláken a interferometrů, přičemž celý systém má mít funkcionalitu kvantového spínače.
Jak dále praví průvodní tisková zpráva, vědci úspěšně obrátili vývoj jednoho fotonu v čase, aniž by věděli, k jakým změnám v čase došlo ani jaký byl počáteční a koncový stav částice. „Je pozoruhodné, že tento protokol ani nevyžaduje, aby byla známa povaha interakcí s kvantovým systémem,“ dodává první autor studie Peter Schiansky.
Jak se dále uvádí, vyvinutý protokol otočení času je ve svém běhu optimálně efektivní a lze jej rozšířit tak, aby uspěl s libovolně vysokou pravděpodobností. Samotný důkaz, že protokoly přetáčení existují v této obecné formě a že jsou technicky proveditelné, přispívá k našemu pochopení základů kvantové mechaniky. V budoucnu by se tyto protokoly také mohly stát užitečným nástrojem v kvantových počítačích.

P. Schiansky et al, Demonstration of universal time-reversal for qubit processes, Optica (2022). DOI: 10.1364/OPTICA.469109
Zdroj: University of Vienna / Phys.org

Poznámka PH: Je to celé zcela neintuitivní. „Měření/pozorování“ přece fakticky znamená to, že do částice třeba ťukneme fotonem. Máme-li obrátit v systému běh času, musíme přece také „nějak ťuknout“ (samo od sebe to nenastane), jak se to celé pak liší od měření/pozorování?

Speciální gel s nanočásticemi slibuje rozkládat alkohol předtím, než se dostane do krve

Většina alkoholu se do krevního oběhu dostává přes sliznici žaludku a střev. Vědci z ETH …

6 comments

  1. Milý Petře, zkuste se podívat na Nobelovy ceny za fyziku za rok 2022. Einstein je passé….. Svět je nelogický a lidský mozek jej nemůže pochopit.

  2. Pavel Houser

    „Jak můžeme tvrdit, že jsme vrátili nějakou částici (kvantový systém) zpět v čase, aniž bychom znali jeho počáteční stav.“ – bez ohledu na dalsi tohle zase jde, nekdy, v klasickem svete. muzete zaznamenat jen zmenu a pak ji vratit, aniz mate pristup ke zbytku systemu.

  3. Kvantová fyzika vratná není. Kvantovou fyzika totiž není jen Schrödingerova rovnice (která na první pohled vypadá vratně, ale není – viz dále), ale i Bornovo pravidlo, které zcela jistě vratné není.

    A proč není vratná ani Schrödingerova rovnice? Když Boltzman odvodil svůj výraz pro entropii jako logaritmus počtu nerozlišitelných stavů, většina fyziků to tehdy odmítla, protože v klasické mechanice prostě žádné neodlišitelné stavy nejsou. Ale v kvantové fyzice platí zákon neurčitosti (ktarý se dá odvodit i ze Schrödingerovy rovnice) a stavy, které jsou tak blízko k sobě, že je podle tohoto zákone rozlišit nelze, jsou v principu nerozlišitelné. Tak tedy z Schrödingerovy rovnice vyplývá existence nerozlišitelných stavů, tedy i existence entropie a tedy i termodynamická šipka času.

  4. Promiňte, ale to jste poněkud popletl. Jeli skutečně S = ln P, kde P je pravděpodobnost systému, tak (protože P je vždy menší než jedna) by byla vždy entropie vždy záporná. Což je nesmysl.

  5. Pavel Houser

    ad vratnost kvantove fyziky. dobre, uz toto nebudu pouzivat bez toho, ze by to vyslovne tvrdil i zdroj (ale pise se to tak bezne, cili bez ohledu na me… navic treba u kvantoveho pocitani se pak i primo argumentuje, ze nektera omezeni klasickych pocitacu zde neplati, protoze kvantova fyzika vratna…?)

  6. Pavel Houser

    no, navrhnete nejaky experiment. napr. mi prijde logicka (to zase tak moc neznamena, jisteze) verze, ze protoze mysleni/vedomi zpracovava informace, „bezi po entropii“. v tomto bych se mozna shodl s tegmarkem? rozdil meiz minulosti a budounosti je obdobny jako rozdil mezi nahoru a dolu pro kulicku kutalejici se ze svahu. ale prave, to jsou jen reci, bez dalsiho napadu…

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close