Назад в будущее. Физики разработали метод обращения квантового времени вспять.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Physical Review X , новые протоколы квантового управления способны подавлять привычный ход времени или даже обращать его вспять на микроскопическом уровне, заставляя процессы протекать в обратном порядке.

В отличие от макромира, фундаментальные законы микромира симметричны относительно времени — уравнения работают одинаково хорошо в обоих направлениях. Однако в квантовых системах ( например, в группах кубитов) случайные измерения обычно нарушают эту симметрию, принудительно создавая однонаправленную стрелу времени. Чтобы преодолеть этот эффект, авторы исследования объединили квантовые измерения с обратной связью. Они разработали управляющий гамильтониан — специальную последовательность полей и импульсов, которая компенсирует или избыточно корректирует возмущения, вызванные измерениями, создавая стохастические траектории, обращенные во времени.

Эта технология опирается на концепцию знаменитого мысленного эксперимента XIX века — «демона Максвелла». Созданный американскими учеными квантовый аналог такого «демона» использует информацию о состоянии системы и результатах измерений для уменьшения энтропии и, по сути, обращения времени вспять. Специальный измерительный механизм позволяет управлять притоком и оттоком энергии, превращая сам процесс наблюдения за квантовой системой в полноценный термодинамический ресурс.

Полезную энергию, получаемую непосредственно в процессе мониторинга, в будущем можно будет использовать для запуска других квантовых процессов или для накопления в квантовых батареях. На следующем этапе исследователи планируют экспериментально продемонстрировать разработанные протоколы на практике с использованием сверхпроводящих кубитов, обеспечивающих сверхбыструю обратную связь и высокую эффективность детектирования.

Проект поддержан Министерством энергетики США и Национальным научным фондом.