Tenk hvis du kunne gå tilbake i tid og trekke tilbake noe stygt du sa i en konflikt med en kollega. Hvis vi hadde levd i en kvantedatamaskin, hadde vi kommet litt nærmere den muligheten. Men det er altså bare i simulert tid at forskere nå har funnet en metode til å få tiden til å gå baklengs. (Foto: lassedesignen / Shutterstock / NTB scanpix)
Tenk hvis du kunne gå tilbake i tid og trekke tilbake noe stygt du sa i en konflikt med en kollega. Hvis vi hadde levd i en kvantedatamaskin, hadde vi kommet litt nærmere den muligheten. Men det er altså bare i simulert tid at forskere nå har funnet en metode til å få tiden til å gå baklengs. (Foto: lassedesignen / Shutterstock / NTB scanpix)

Fysikere får tiden til å gå baklengs i en kvantedatamaskin

Andre forskere anerkjenner at studien er interessant og solid, men synes ikke den er banebrytende.

Published

Det er fascinerende å se en video som går baklengs. Mel som lå spredt på gulvet, suges plutselig opp og tilbake i posen. Vann som fyller et vannglass, blir plutselig transportert gjennom luften og tilbake i et annet glass.

Og selv om det virker umulig å gå tilbake i tid i andre sammenhenger enn på video, er det nettopp det russiske, sveitsiske og amerikanske forskere har oppnådd i en ny studie som er utgitt i tidsskriftet Scientific Reports.

De har nemlig funnet en måte å skru tiden i en kvantedatamaskin en brøkdel av et sekund tilbake. En oppdagelse som bryter med vår tradisjonelle forståelse av tid.

– Studien presenterer en interessant metode for å få tiden til å gå baklengs i en simulering av hva som skjer i naturen, forklarer Anders Søndberg Sørensen, som er professor i kvanteoptikk ved Niels Bohr Institutet.

Han har lest forskernes pressemelding og mener at studien virker solid, men ikke banebrytende. Han får støtte fra en annen dansk forsker på området.

Bryter med tidspilen

Innen fysikkens verden arbeider man med et tidsprinsipp som kalles tidspilen (arrow of time).

Loven går ut på at et tidsmessig forløp går fra nåtid til framtid, det vil si i en fortløpende prosess.

Denne forståelsen støttes også av termodynamikkens andre lov, som handler om at ting som er varme – for eksempel en kopp kaffe – blir kaldere i takt med at tiden går, og energien spres og forlater kaffen.

Men i den nye studien har forskerne utarbeidet en modell og en matematisk algoritme som viser det motsatte – det som skjer like før man for eksempel slipper en ball på bakken.

Den nye forskningen bryter med den tradisjonelle forståelsen av tid og en spesielt termodynamisk lov som forutsetter, å varme ting – for eksempel en kopp kaffe – gradvis blir kaldere, i takt med at tiden går. (Foto: Shutterstock / NTB scanpix)
Den nye forskningen bryter med den tradisjonelle forståelsen av tid og en spesielt termodynamisk lov som forutsetter, å varme ting – for eksempel en kopp kaffe – gradvis blir kaldere, i takt med at tiden går. (Foto: Shutterstock / NTB scanpix)

– Vi har skapt et kunstig stadium som utvikles i motsatt retning av tidspilen og termodynamikken, forklarer Gordley Lesovik, som er fysiker og leder av Laboratory of Physics of Quantum Technology ved University of Moscow, i en pressemelding.

Men det er altså snakk om en simulering, poengterer Anders Søndberg Sørensen.

I virkelighetens verden vil du aldri kunne knuse et glass og spole tiden tilbake til akkurat samme situasjon:

– Det er totalt usannsynlig at alle atomene i glasset flyr akkurat motsatt vei. Det er annerledes når fysikere gjennomfører en datasimulering. Når man simulerer systemer som ikke er altfor kompliserte, kan man snu tiden slik at vi kommer tilbake til start igjen, sier han.

Fire stadier i den bakvendte tidsprosessen

Og det er nettopp det forskerne har gjort. De har utviklet en algoritme og et system som lar dem observere atomer (kalt kvanteenheter) i ulike stadier og gå tilbake i tiden gjennom en kvantedatamaskin.

Algoritmen er bygget opp av fire stadier.

  • Første stadium: Orden

Hver kvanteenhet starter på et grunnstadium som kalles null. Stadiet svarer til en rekke biljardkuler på et biljardbord, like før de blir sluppet ut på bordet.

  • Andre stadium: Spredning

Dette stadiet defineres ved et tap av orden. Forestill deg at biljardkulene er sluppet løs og nå ruller rundt på biljardbordet i ulike komplekse mønstre som hele tiden endrer seg. På kvantedatamaskinen oppnås dette stadiet ved et tidsutviklingsprogram som hele tiden beregner hvor kulene ruller.

  • Tredje stadium: Tiden skrus tilbake

Et spesielt program endrer stadiet i kvantedatamaskinen på en måte som gjør at den kan utvikle seg baklengs – fra kaos mot orden, i stedet for omvendt.

  • Fjerde stadium: Regenerering

Tidsutviklingsprogrammet fra annet stadium blir startet igjen og resulterer ikke i mer kaos, men derimot trekker tilbake programmet kvanteenhetenes stadium i fortiden – helt presist en brøkdel av et sekund igjen i tiden.

– Prosessen virker bare fordi forskerne vet hva de prøver å simulere. De regner ut kulenes retning og hastighet helt nøyaktig, og deretter får det alt til å gjøre baklengs til den opprinnelige posisjonen, forklarer Sørensen.

Metoden er ikke banebrytende

Forskerne kunne gjennomføre en rekke forsøk der de kjørte tiden baklengs.

Hele 85 prosent av kvanteenhetene kom tilbake til sine opprinnelige tilstander, skriver de pressemeldingen.

Nettopp derfor kunne metoden bidra til utviklingen av kvantedatamaskiner, som kan bli mer presise med erfaringene fra dette eksperimentet.

– Hvis vi kan få kvantedatamaskiner til å fungere bedre, kan det store konsekvenser. Vi vil kanskje bedre kunne forstå kjemiske reaksjoner og dermed forbedre hvordan vi produserer produkter vi bruker i hverdagen, forklarer Sørensen.

Kunnskap fra den nye studien kan brukes til å utvikle teknologien i kvantedatamaskiner, noe som kan være positivt for utviklingen av nye medisiner i framtiden, poengterer en dansk forsker som har lest pressemeldingen. (Foto: Amin Van / Shutterstock / NTB scanpix)
Kunnskap fra den nye studien kan brukes til å utvikle teknologien i kvantedatamaskiner, noe som kan være positivt for utviklingen av nye medisiner i framtiden, poengterer en dansk forsker som har lest pressemeldingen. (Foto: Amin Van / Shutterstock / NTB scanpix)

– Og hvis vi blir flinkere til å beregne kjemiske egenskaper i molekyler, kan det kanskje gjøre oss i stand til å utvikle nye former for medisiner.

Imidlertid mener Anders Søndberg Sørensen ikke at forskningen er uttrykk for et stort «gjennombrudd» innen kvantemekanikk. Han får støtte fra en annen dansk forsker på feltet:

– Metodemessig er det ikke banebrytende. Vi bruker det allerede til presisjonsastronomi for å redusere forstyrrelser fra atmosfæren, sier Bjarne Andresen, som er førsteamanuensis i fysikk ved Niels Bohr Institutet. Men han anerkjenner at den nye studien er teknologisk interessant.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.