Computer quantistico riesce a invertire la direzione del tempo

macchina del tempo

Invertire la direzione del tempo. Roba da fantascienza, pensiamo subito. Ma un nuovo esperimento condotto dai fisici russi, svizzeri e americani sarebbe riuscito a farlo grazie a una speciale macchina del tempo, un computer quantistico.

I ricercatori dell’Istituto di fisica e tecnologia di Mosca (Moscow Institute of Physics) insieme ai colleghi, hanno riportato lo stato di un computer quantistico a una frazione di secondo nel passato.

Un esperimento considerato rivoluzionario che sembra andare contro una delle leggi cardine della fisica. Secondo gli autori, potrebbe addirittura violare la seconda legge della termodinamica, che postula la direzione del tempo a senso unico: dal passato al futuro. La maggior parte delle leggi della fisica funzionano in entrambe le direzioni, nel futuro e nel passato. Ma l’universo ha una regola che va solo in un senso: la seconda legge della termodinamica, che descrive la progressione dall’ordine al disordine.

“Abbiamo creato artificialmente uno stato che si evolve in una direzione opposta a quella della freccia termodinamica del tempo” sono le parole dell’autore principale dello studio, Gordey Lesovik, che dirige il Laboratorio di Fisica della tecnologia dell’informazione quantistica al Moscow Institute of Physics.

Gli scienziati, per far capire il loro esperimento, hanno invitato a paragonarlo a un set di palle da biliardo, inizialmente ordinate sotto forma di piramide e poi spostate. Spiegano i ricercatori:

“Immaginate che qualcuno abbia registrato un pallino che rompe la piramide, le palle da biliardo che si sparpagliano in tutte le direzioni. Non è necessario conoscere le regole del gioco per raccontare lo scenario reale dalla riproduzione inversa. Ciò che rende questo aspetto così assurdo è la nostra comprensione intuitiva della seconda legge della termodinamica: un sistema isolato o rimane statico o si evolve verso uno stato di caos piuttosto che di ordine. La maggior parte delle altre leggi della fisica non impedisce che le palle da biliardo rotolanti si uniscano in una piramide, che il tè infuso ritorni nella bustina del tè o che un vulcano ‘esploda’ al contrario. Ma non vediamo accadere nulla di tutto ciò, perché ciò richiederebbe che un sistema isolato possa assumere uno stato più ordinato senza alcun intervento esterno, contrario alla seconda legge della termodinamica”.

La “macchina del tempo”, descritta nel loro articolo pubblicato su rivista Scientific Reports, è un computer quantistico, le cui unità di informazione sono i qubit, ovvero “bit quantistici” che, oltre ai valori zero e uno, possono assumerne un altro in grado di sovrappore entrambi gli stati.

Nell’esperimento è stato lanciato un “programma di evoluzione” che ha portato i qubit a diventare un modello di zeri e uno con cambiamenti sempre più complessi. Durante questo processo, l’ordine è stato perso, proprio come quando le palle da biliardo vengono colpite e disperse con una stecca.

Successivamente, un altro programma ha modificato lo stato del computer quantico in modo tale da evolvere “all’indietro”, dal caos all’ordine. Di fatto lo ha riportato indietro nel tempo.

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Gli scienziati hanno calcolato anche la probabilità che un elettrone nello spazio interstellare vuoto possa ritornare spontaneamente nel suo recente passato, almeno per una frazione di secondo.

“Supponiamo che l’elettrone sia localizzato quando iniziamo ad osservarlo. Ciò significa che siamo abbastanza sicuri della sua posizione nello spazio”, dice il coautore dello studio Andrey Lebedev dell’ETH di Zurigo.

Il fisico spiega che l’evoluzione dello stato dell’elettrone è governata dall’equazione di Schrödinger. Sebbene non faccia alcuna distinzione tra il futuro e il passato, la regione dello spazio contenente l’elettrone si diffonderà molto rapidamente. In altre parole il sistema tende a diventare più caotico.

A quel punto, i ricercatori hanno scoperto che nell’85% dei casi il computer quantistico a due qubit tornava effettivamente allo stato iniziale. Quando sono stati coinvolti tre qubit, si sono verificati più errori, con un conseguente tasso di successo del 50%, errori sono dovuti a imperfezioni nell’attuale computer quantistico risolvibili da dispositivi più sofisticati.

Anche se al momento gli studi si limitano ai computer quantistici, una cosa è certa: Marty e Doc oggi strabuzzerebbero gli occhi.

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