Cercetătorii din cadrul diviziei de computație cuantică a Google tocmai au publicat un studiu pe serverul ArXiv în care afirmă că, folosind calculatorul cuantic Sycamore al companiei, au creat un cristal temporal care încalcă legile fizicii, informează Hotnews.
Cristalele temporale sunt nu mai puțin de o nouă „fază a materiei”, după cum susțin cercetătorii, aceasta fiind teoretizată de ceva ani drept o nouă stare care s-ar putea alătura lichidelor, gazelor, solidelor, cristalelor șamd. Pentru a putea înțelege de ce cristalele temporale sunt atât de interesante e nevoie de niște cunoștințe de termodinamică, în special cu privire la a doua lege a sa care afirmă că sistemele naturale tind să se așeze într-o stare cunoscută drept „entropie maximă”.
Cristalele de timp nu se așază într-un echilibru termic
Să luăm un exemplu banal: dacă torni lapte într-o ceașcă de cafea acesta se va dizolva în cele din urmă în cafea în loc să stea la suprafața ei, permițând sistemului general să ajungă la un echilibru. Acest lucru se întâmplă fiindcă există mult mai multe moduri pentru lapte de a se împrăștia prin cafea decât de a rămâne la suprafața acesteia într-o manieră mai ordonată.
Acest impuls irezistibil către echilibrul termic – descris în a doua lege a termodinamicii – reflectă faptul că toate lucrurile tind să se îndrepte către stări aleatorii, mai puțin utile. Odată cu trecerea timpului, sistemele degenerează inevitabil în haos și dezordine – adică entropie. Însă cristalele de timp nu se așază într-un echilibru termic.
În loc să degenereze treptat către o stare aleatorie, acestea rămân blocate în două configurații înalt energetice care alternează constant între ele într-un proces care poate continua la infinit. Pentru a explica mai bine acest lucru, profesorul de fizică și astronomie Curt von Keyserlingk, lector la Universitatea Birmingham, folosește un exemplu pe care îl prezintă studenților săi din anul 1.
Acesta începe cu un experiment de gândire: să luăm o cutie dintr-un sistem închis care este izolat de restul universului și să introducem în ea câteva zeci de monede iar apoi să o scuturăm de un milion de ori. Pe măsură ce monedele sar în toate direcțiile ele încep să se mute în poziții aleatorii tot mai haotice. Când cutia este deschisă așteptarea este ca aproximativ jumătate din monede să fie cu fața în sus și cealaltă jumătate cu pajura.
Nu contează dacă experimentul a început cu mai multe monede cu fața sau pajura în sus: sistemul uită configurația inițială și devine tot mai aleatoriu și haotic pe măsură ce este scuturat. Acest sistem închis, când este transpus în domeniul cuantic, reprezintă modalitatea perfectă de a încerca să găsim cristale temporale – și singura cunoscută până în prezent.
Cristalele temporale nu uită
Să luăm acum Sycamore, procesorul cuantic al Google. Potrivit exemplului descris mai sus, în experimentul realizat de divizia de computație cuantică a Google monedele din cutie sunt reprezentate de qubiți care se învârt într-un sistem închis. Iar în loc să scuture cutia, cercetătorii au folosit un set specific de operații cuantice care pot modifica starea qubiților, proces pe care l-au repetat de multe ori.
Acesta a fost momentul în care cristalul temporal a sfidat toate așteptările. După ce s-au uitat la sistem în urma unui anumit număr de operații, cercetătorii au descoperit o configurație a qubiților care nu este aleatorie, ci arată similar cu cea originală.
„Primul ingredient care alcătuiește un cristal temporal este că acesta își amintește ce făcea inițial. El nu uită. Sistemul de monede în cutie uită, dar un cristal temporal nu o face”, subliniază von Keyserlingk.
Lucrurile nu se opresc însă aici. Dacă „scuturi” sistemul de un număr par de ori vei obține o configurație similară cu cea originală. Însă dacă aplici setul specific de operații cuantice de un număr impar de ori vei obține o altă configurație în care capetele sunt acum pajură și viceversa. Și indiferent câte astfel de operații realizezi asupra sistemului el va oscila mereu între cele două stări.
Din acest motiv, comportamentul cristalelor temporale este fascinant pentru oamenii de știință. Spre deosebire de orice alt sistem cunoscut, ele nu tind către dezordine și haos. Cu alte cuvinte, ele sfidează a doua lege a termodinamicii care definește direcția în care merg toate evenimentele naturale și care este folosită de cercetători pentru a stabili direcția timpului. Gândește-te puțin la ce înseamnă asta, scrie ZDNet.
