Os Uma
Piše: Barbara Kovačević

Ruski su znanstvenici objavili rezultate studije kojom su pomoću kvantnog računala uspjeli promijeniti smjer kretanja vremena! Ova je vijest odjeknula u znanstvenim krugovima kao nešto za što se smatralo da je nemoguće jer proturječi većini zakona fizike.

Istraživači s Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju (MIPT) kažu da su se eksperimentom učinkovito suprotstavili drugom zakonu termodinamike što je pravilo koje upravlja smjerom događaja iz prošlosti u budućnost, navodeći da sve u našem svemiru teži ka propadanju.

Prvi zakon termodinamike (termodinamika je dio fizike koji opisuje gibanje energije; kao što mehanika opisuje gibanje tvari) govori što se događa s toplinom koju predamo sustavu: dio topline prijeđe u rad, a dio u unutrašnju energiju sustava. Ukratko, prvi zakon termodinamike tvrdi da se energija samo prerasporedi, ali ne nestane.

Dakle, u zatvorenom sustavu energija se može pretvarati iz jednog oblika u drugi, ali količina tih promjena je ograničena. U svakoj od promjena dio energije prijeđe u takav oblik koji više nije pogodan za nove prijelaze. Prema drugom zakonu termodinamike, sustav u konačnici postiže stanje u kojem nikakve promjene više nisu moguće.

Uz ova načela fizike veže se i pojam „strijele vremena“. Razlog zašto uopće postoji termodinamička strijela vremena je zato što svemir još nije dosegnuo stanje maksimalne entropije (nije iskorištena sva toplinska energija) pa ona i dalje, prema drugom zakonu, raste.

U spomenutoj studiji istraživači su koristili kvantno računalo koje izravno koristi različite kvantnomehaničke fenomene, kao što su superpozicija i povezanost (spregnutost), da bi obavilo operacije nad podacima. U klasičnom (ili konvencionalnom) računalu, količina podataka je mjerena bitovima, a u kvantnom se podaci mjere qubitovima (od engl. quantum bit). Kubit (qubit) je jedinica koja sadrži informaciju, a opisuje se kao „jedan“, „nula“ ili kao superpozicija oba stanja.

Ključ za kvantno računalo je njegova sposobnost da djeluje na temelju kruga koji nije samo “uključen” ili “isključen”, nego zauzima stanje koje je istovremeno “uključeno” i “isključeno”. Iako se to može činiti čudnim, sve se to tiče zakona kvantne fizike, koji upravljaju ponašanjem čestica koje čine atom. Na toj mikro razini, materija djeluje na načine koji bi bili nemogući na makro razini svemira u kojem živimo. Kvantna mehanika omogućuje da ove iznimno male čestice postoje u višestrukim stanjima, poznatim kao “superpozicija”, sve dok ih se ne vidi ili ometa.

U eksperimentu je pokrenut “program evolucije” koji je uzrokovao da kubiti postaju sve složenija promjena uzorka nula i jedinica. Tijekom tog procesa, izgubio se red, ali je drugi program promijenio stanje kvantnog računala na takav način da je evoluirao “unatrag”, od kaosa do ponovnog reda. To znači da je stanje kubita preokrenuto do prvobitnog polazišta.

Većina zakona fizike djeluje u oba smjera, u budućnost i prošlost. Primjerice, ako pogledate videozapis jedne biljarske kugle koja udara u drugu, a zatim obrnete taj isti videozapis, fizički procesi bi imali isti smisao i bilo bi nemoguće na razini fizike znati koji je način točan. No, drugi zakon termodinamike opisuje procese od reda do nereda tj. poštuje pravilo o tijeku procesa koji ide samo jednim smjerom. Na primjer, ako bi biljarske kugle bile posložene u trokutasti oblik koji se razbija drugom kuglom i stvara se nered, gledanje obratne snimke tog događaja i otkrivanja uzroka ne bi imalo smisla. Eksperiment kojeg su ruski znanstvenici izveli mogao bi se usporediti s udarcem u biljarski stol kojim se uzrokuje vraćanje kugli u savršen izvorni oblik.

Veći dio ostalih zakona fizike ne sprječavaju vraćanje biljarskih kugli u prvobitni oblik, no to se ipak ne događa jer bi za taj čin izolirani sustav polazišno stanje trebao poprimiti bez vanjske intervencije, a to se protivi drugom zakonu termodinamike i ne događa se.

U konačnici, istraživanje je završilo s uspješnošću od 50% no znanstvenici tvrde da bi rezultat bio bolji da su kvantna računala više sofisticirana za što će morati još malo pričekati iako će i ovaj pokus doprinijeti razvoju i usavršavanju istih.