科学家应用由两个量子粒子构成的特地小的量子

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科学家应用由两个量子粒子构成的特地小的量子

2019-03-30 19:39栏目:电商

  因此时间似乎无法逆转,小男孩变老,青春无法回溯;茶杯会碎,但不会自发地重新组合。宇宙的这种残酷而不可改变的性质,被称为“时间之箭”,从根本上说,是热力学第二定律的结果。热力学第二定律规定,随着时间的推移,系统总是趋向于变得更加无序。但最近,一项突破性的研究表明时间似乎可以倒转!这简直在科学家掀起了一片惊涛骇浪,完全颠覆了对时间的认知!这项研究表现为具体来自美国和俄罗斯的研究人员将时间箭头稍稍弯曲了一下,至少对于亚原子粒子是这样。

  在这一项历史性的研究中,科学家使用由两个量子粒子组成的非常小的量子计算机操纵时间之箭。我们知道在亚原子尺度上,量子力学的奇异规则是占据主导地位,物理学家通过一个称为波函数的数学结构来描述系统的状态。这个函数是系统可能处于的所有可能状态的表达式,甚至,对于一个粒子,它可能处于的所有可能位置,以及系统在任何给定时间处于这些状态的概率。而且一般来说,随着时间的推移,波函数会扩散,如果你等一个小时,粒子的可能位置可能比等5分钟要远。而科学家的操作就是强制撤销波函数的传播,就像把溢出的牛奶放回瓶子里,这正是研究人员在这项新实验中所完成的。

  伊利诺斯州阿贡国家实验室的物理学家、首席研究员瓦莱里·维诺库尔惊叹地称,这种情况基本上不可能单独发生。就像那句话,如果你给一只猴子一台打字机和很多时间,他可能会写出一本莎士比亚。但是换句话说,这在技术上是可能的,但也不太可能。

  来自悉尼大学的物理学教授斯蒂芬·巴特利特称,其实就是两个字,专注。要想让茶杯里的碎片重新聚在一起,你真的需要很大的控制力。你必须对系统有很大的控制,才能让它做到这一点而量子计算机可以让我们对模拟的量子系统有很大的控制。

  据了解,研究人员使用量子计算机模拟单个粒子,其波函数像池塘里的涟漪一样随着时间扩散。然后,他们在量子计算机中编写了一种算法,可以逆转波函数中每一个单独成分的时间演化,本质上是将波纹拉回到产生波纹的粒子中,整个过程大概持续了几分之一秒的时间。他们在没有增加熵的情况下完成了这一壮举,也没有增加宇宙其他地方的无序,这似乎违背了时间之箭。

  这是否意味着研究人员制造了一台时间机器?他们违反物理定律了吗?这两个问题的答案都是否定的。热力学第二定律说,宇宙的秩序一定会随着时间的推移而下降,但在非常特殊的情况下,它不会永远保持不变。这个实验足够小,足够短,足够控制,使得宇宙既没有获得也没有失去能量。

  科学家称一旦源被创造出来,将波浪送回源是非常复杂和复杂的,但我们看到,这在量子世界中是可能的,在一个非常简单的情况下。换句话说,当他们使用量子计算机给他们的控制来撤销时间的影响时,这是可能的。而且在实验中运行程序后,系统85%的时间恢复到原来的状态。然而,当引入第三个量子位元时,实验成功的几率只有50%。研究人员说,系统的复杂性可能在第三个量子位元上增加了太多,使得量子计算机更难维持对系统所有方面的控制。没有这种控制,熵就无法被控制,因此时间反转是不完美的。

  维诺库表示,尽管如此,这项研究对物理学的基础做出了很好的贡献,这是一个证明,量子计算机可以让我们模拟现实世界中不应该发生的事情。而他们的下一步目标是更大的系统和更大的量子计算机。