Время в квантовой системе заставили течь одновременно вперед и назад

Физики обнаружили, что в некоторых квантовых системах время может одновременно двигаться и вперед, и назад. Описание исследования опубликовал научный журнал Communications Physics, сообщает ТАСС.
«Мы выяснили, что принцип квантовой суперпозиции применим и для стрелы времени. Иными словами, квантовые системы могут двигаться не только исключительлно вперед или исключительнго назад во времени, но и одновременно в обоих направлениях. Это кажется фантастикой, но, тем не менее, полностью соответствует положениям квантовой механики», – рассказала Джулия Рубино из Бристольского университета, один из авторов исследования.
Концепция стрелы времени подразумевает, что время движется в одну сторону, из прошлого в будущее, из-за чего «перемотать» его назад невозможно. На практике это выражается во втором законе термодинамики, который гласит, что уровень энтропии Вселенной, ее хаотичность, постоянно и неуклонно растет.
Эта идея считается нерушимой аксиомой, которая управляет существованием Вселенной на всех уровнях. Однако три года назад ученые из России и США выяснили, что на квантовом уровне второй закон термодинамики может нарушаться. Они создали квантовый аналог демона Максвелла, а также обратили время внутри квантового компьютера вспять.
В продолжение этого исследования Рубино и ее коллеги обнаружили, что стрелу времени можно не только обратить вспять, но и заставить двигаться одновременно в двух направлениях. На такой вывод ученых натолкнули эксперименты с простой квантовой системой, похожей на ту, с которой проводили опыты их предшественники.
Она представляет собой набор из частиц, запутанных на квантовом уровне. Часть из них играет роль своеобразного «холодильника», куда сбрасывается лишнее тепло, которое вырабатывается в ходе взаимодействий других квантовых объектов. При определенной комбинации свойств частиц время в такой системе обращается назад, в результате чего «холодильник» превращается в нагреватель, которые ни уменьшает энтропию в системе, а увеличивает ее.
Физики обнаружили, что если сильно ограничить темпы нарастания или падения энтропии в этой системе, можно заставить время двигаться одновременно в обе стороны. В результате квантовый объект, играющий роль холодильника, одновременно работает и нагревателем. Подобную суперпозицию времени, как отмечают ученые, можно использовать для создания сверхстабильных холодильных или нагревающих систем.
«Опыты показывают, что законы, управляющие течением временем в квантовом мире, оказались значительно сложнее, чем мы думали. То есть нам придется пересмотреть подход к работе с временными величинами в тех ситуациях, на которые существенным образом влияет квантовая механика», – подытожила Рубино.