Час може йти назад? Фізики знайшли спосіб керувати квантовою реальністю

Симетрія мікросвіту та траєкторії часу "навиворіт"

Вчені пояснили: у повсякденному макросвіті час невблаганно рухається лише в одному напрямку - вперед.

Однак фундаментальні закони фізики, що керують мікроскопічними об'єктами, є повністю симетричними. Це означає, що базові квантові рівняння працюють однаково ефективно як для прямого, так і для зворотного перебігу подій.

Головною особливістю квантових систем (наприклад, масивів кубітів) є те, що сам факт спостереження за ними радикально змінює їхній стан. Саме цей фактор випадковості під час вимірювань зазвичай і створює звичну стрілу часу.

Фізики навчилися маніпулювати цим процесом:

Науковці створили керуючий гамільтоніан - спеціально запрограмовану послідовність полів та імпульсів, яка імітує або коригує ефекти від вимірювань.

Цей алгоритм у процесі зворотного зв'язку дозволяє нейтралізувати, посилювати або надмірно компенсувати збурення від спостереження.

У результаті виникають абсолютно нові траєкторії руху частинок, за яких квантова система починає поводитися так, ніби час розтягується, розмивається або повністю розгортається у зворотний бік.

Цей підхід є сучасною квантовою реалізацією знаменитого уявного експерименту XIX століття, відомого як "демон Максвелла", де керування мікрочастинками дозволяє локально знижувати ентропію системи.

Квантовий двигун: як отримувати енергію зі спостереження?

Розроблені інструменти контролю мають чітке практичне застосування, оскільки вони здатні докорінно змінити принципи руху енергії всередині квантових систем.

Фізикам вдалося спроєктувати безперервний вимірювальний двигун, який буквально витягує корисну енергію із самого процесу моніторингу за станом частинок.

У такій конфігурації квантові вимірювання перетворюються на повноцінний термодинамічний ресурс. Отриману енергію можна безпосередньо використовувати для живлення інших мікросистем або накопичувати у квантових батареях.

Наступним кроком команди вчених стануть реальні лабораторні експерименти з гамільтонівськими процесами.

Найбільш перспективним майданчиком для тестування є надпровідні кубіти - сучасна технологічна платформа, що підтримує надшвидкий зворотний зв’язок та високоефективне детектування змін.

Окрім створення генераторів енергії, нові методи планують застосувати для надточного проєктування та підготовки складних квантових станів.