时间能倒流? 或许不再是天方夜谭!

时光倒流似乎是癡人说梦的幻想,但近日 来自美国阿贡实验室(Argonne National Laboratory)研究团队于《科学报告》 (Scientific Reports)发布研究指出,其 利用量子电脑技术,成功地使时光倒流, 更挑战了热力学第二定律一直以来难以被 撼动的地位。

直观来说,时间犹如一支不会回头的箭矢,举例而言,撞球檯上的撞球在碰撞后 纷飞四散;或是在清澈的杯水中,滴入一 剂颜料,自此颜料在水中扩散,直到整杯 清水完全变得混浊。正常的状况下,不论是被撞击过后的撞球或是滴入水中的颜料都不会再回复至最初始的状态,即热力学第二定律:一个孤立系统中的「熵 (entropy)」值会不断增加,代表系统中的乱度会持续增加而不可逆。

研究团队利用IBM量子电脑中的量子位元(qubit)进行运算,这种系统具有叠加 (superposition)的状态,不同于传统电脑的二进位0与1,具有更强大的运算能力。实验过程中,团队将电子进行标记,在量子电脑进行量子位元叠加运算时,电子的秩序将会消失,电子如同撞球般四散。后续研究团队启动另一项电脑程式, 将所有的电子「归位」。研究人员表示, 这项结果犹如时间倒流,将人工方式创造 一个与时间进程相反的状态。但此研究仍有限制,量子电脑需在一个超级系统 (supersystem)中运行才能有如此的结果产生。

目前实验中利用2个量子位元,其成功率可达85%。或许这项研究未来能给科幻迷一个实现穿越时空的想像蓝图。

G. B. Lesovik et al., Arrow of time and its reversal on the IBM quantum computer, Scientific Reports, 2019.