Friday, 19 April 2019|جمعه، 30 فروردين، 1398|اللهم صل علی محمد وآل محمد وعجل فرجهم|افراد آنلاین: 48 نفر

مروری بر گذشته

فیزیک‌ دانان با کامپیوتر کوانتومی توانستند زمان را به عقب برگردانند

تاریخ انتشار: پنج شنبه، 1 فروردين، 1398 علمی ، گزارشهای علمی
+ A -

پژوهشگران مؤسسه‌ی فیزیک و فناوری مسکو با همکاری پژوهشگرانی از ایالات‌ متحده‌ی آمریکا و سوئیس موفق شدند وضعیت کامپیوتر کوانتومی را به‌اندازه‌ی کسری از ثانیه به‌عقب برگردانند. براساس محاسبات جدید آن‌ها، یک الکترون در فضای بین‌‌ستاره‌ای می‌تواند به‌صورت خودکار به گذشته بازگردد. این بررسی دیروز، ۱۳ مارس، در مجله‌یScientific Reports منتشر شد. گوردی لسویک، پژوهشگر ارشد این بررسی و سرپرست آزمایشگاه فناوری اطلاعات و فیزیک کوانتومی در MIPT، دراین‌باره می‌گوید:

این مقاله یکی از مجموعه‌ مقاله‌های مربوط‌به ‌احتمال نقض قانون دوم ترمودینامیک است. این قانون به جهت یک‌طرفه‌ی زمان اشاره می‌کند: از گذشته به آینده. ما کار خود را با توصیف ماشین حرکت دائمی از نوع دوم شروع کردیم؛ ماشینی فرضی که پس از شروع فعالیت برای همیشه به حرکت خود ادامه می‌دهد. درعمل، وجود چنین ماشینی به‌دلیل قانون دوم ترمودینامیک ناممکن است.

سپس در دسامبر، براساس دستگاهی به‌نام دیو ماکسول مقاله‌ای درباره‌ی نقض قانون دوم ترمودینامیک منتشر کردیم؛ اما این مقاله‌ی جدید از زاویه‌ی دیگری به ماجرا نگاه می‌کند. ما وضعیتی را به‌وجود آوردیم که درجهت خلاف زمان ترمودینامیکی توسعه می‌یابد. در ترمودینامیک، دیو ماکسول آزمایشی فرضی است که نشان می‌دهد چگونه می‌توان قانون دوم ترمودینامیک را به‌صورت فرضی نقض کرد.

عاملی که آینده را از گذشته متمایز می‌کند

اغلب قوانین فیزیکی هیچ تمایزی بین آینده و گذشته قائل نمی‌شوند. برای مثال، معادله‌ی برخورد و برگشت دو توپ بیلیارد در اندازه‌های مساوی را در نظر بگیرید. اگر از لحظه‌ی برخورد فیلم بگیرید و سپس، آن را به‌عقب برگردانید، همان معادله‌ به‌دست می‌آید. علاوه‌براین، در ضبط فیلم هیچ تغییری دیده نمی‌شود. هر دو معادله امکان‌پذیر هستند؛ بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت توپ‌های بیلیارد درک شهودی زمان را به‌رقابت می‌طلبند.

حالا فرض کنید از لحظه‌ی برخورد کیوبال (توپ سفید بیلیارد) به مثلث توپ‌ها فیلم گرفته شده است. تمام توپ‌ها در جهت‌های مختلف به‌حرکت درمی‌آیند. برای نقل سناریوِ واقعی از جهت معکوس باید با قوانین بازی آشنا بود؛ اما از دید معکوس، قانون دوم ترمودینامیک عجیب‌ به‌نظر می‌رسد. یک سیستم ایزوله ایستا باقی می‌ماند یا در جهت بی‌نظمی رشد می‌کند، نه در جهت نظم.

اغلب قوانین فیزیکی مانع از تبدیل توپ‌های پراکنده‌ی بیلیارد به مثلث یا بازگشت چای به قوری یا فوران معکوس آتشفشان نمی‌شوند؛ اما این اتفاق‌ها در عمل رخ نداده‌اند؛ زیرا پیش‌نیاز آن‌ها وجود سیستم ایزوله و منظمی بدون هیچ‌گونه دخالت خارجی است که دقیقا برخلاف قانون دوم ترمودینامیک رخ می‌دهد. ماهیت این قانون دقیقا توصیف نشده است؛ اما پژوهشگران به‌دنبال بررسی اصول و مبانی اولیه‌ی آن هستند.

بازگشت خود به‌ خودی زمان

پژوهشگرهای MIPT این سؤال را مطرح کردند: آیا زمان می‌تواند حداقل برای یک ذره‌ی مستقل و به‌مدت کسری از ثانیه، به‌صورت خودکار به‌عقب بازگردد؟ آن‌ها برای پاسخ به این سؤال به‌جای برخورد توپ‌های بیلیارد، آزمایش خود را روی یک الکترون منفرد در فضای بین‌ستاره‌ای خالی انجام دادند. آندری لبدف، یکی از نویسندگان این مقاله، دراین‌زمینه می‌گوید:

فرض کنید الکترون در نقطه‌ای متمرکز شده است. این، یعنی درباره‌ی موقعیت آن در فضا مطمئن هستیم. قوانین فیزیک کوانتومی مانع از پی‌بردن به موقعیت دقیق و مطلق الکترون می‌شوند؛ اما می‌توانیم منطقه‌ی کوچکی را در نظر بگیریم که الکترون در آن قرار گرفته است.

به‌عقیده‌ی این فیزیک‌دان، وضعیت الکترون تحت‌تأثیر معادله‌ی شرودینگر تکامل پیدا می‌کند. معادله‌ی شرودینگر، معادله‌ای خطی است که تابع موج یا وضعیت سامانه‌ی مکانیکی کوانتومی را توصیف می‌کند. اگرچه این معادله هیچ تفاوتی بین گذشته و آینده قائل نمی‌شود، بخشی از فضا که حاوی الکترون است، به‌سرعت توسعه می‌یابد.

اگرچه این پدیده در طبیعت دیده نمی‌شود، ازنظر تئوری، براثر نوسان تصادفی در پس‌زمینه‌ی مایکروویوی کیهانی امکان‌پذیر است. پژوهشگران این تیم احتمال بازگشت خودبه‌خودی الکترون به‌عقب را به‌اندازه‌ی کسری از ثانیه محاسبه کردند. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که حتی اگر به‌اندازه‌ی کل عمر جهان (۱۳.۷ میلیارد سال) ۱۰ میلیارد الکترون را در هر ثانیه بررسی کنند، تکامل معکوس وضعیت ذره، تنها یک‌مرتبه اتفاق خواهد افتاد و حتی پس‌ازآن، الکترون بیش از یک‌میلیاردیم ثانیه به گذشته بازنخواهد گشت.

بازگشت زمان براساس نیاز

در مرحله‌ی بعدی، پژوهشگران در آزمایشی چهارمرحله‌ای زمان را به‌عقب برگرداندند، با این تفاوت که این بار به‌جای یک الکترون، وضعیت کامپیوتر کوانتومی را بررسی کردند که از دو و سه عنصر بنیادی به‌نام کیوبیت‌هایابررسانا ساخته شده بودند.

مرحله‌ی اول. نظم: به هر کیوبیت در وضعیت ابتدایی مقدار صفر تخصیص می‌یابد. این ترکیب‌بندی منظم متناظر با قرارگرفتن یک الکترون در منطقه‌ای کوچک یا ردیفی منظم از توپ‌های بیلیارد قبل از برخورد است.

مرحله‌ی دوم. فروپاشی: نظم در این مرحله از بین می‌رود. الکترون در بخش بزرگی از فضا حرکت می‌کند. در مثال بیلیارد، توپ‌ها در جهت‌های مختلف به‌حرکت درمی‌آیند. در این وضعیت، به‌دلیل تغییر الگوی صفر و یک‌ها، کیوبیت پیچیده‌تر می‌شود. با اجرای برنامه‌ی تکاملی روی کامپیوتر کوانتومی می‌توان به این هدف رسید. فروپاشی مشابه به‌دلیل واکنش با محیط رخ می‌دهد. بااین‌حال، برنامه‌ی کنترل‌شده‌ی تکامل خودکار آخرین مرحله‌ی آزمایش را عملی می‌سازد.

مرحله‌ی سوم. وارونه‌سازی زمان: برنامه‌ای ویژه وضعیت کامپیوتر کوانتومی را به‌گونه‌ای تغییر می‌دهد که از حالت بی‌نظمی به‌صورت معکوس وارد نظم شود. در نمونه‌ی الکترون، این عملیات به نوسان تصادفی مایکروویو بستگی دارد با این تفاوت که این‌بار این حرکت عمدی بوده است. در مثال بیلیارد، این عمل مانند انجام محاسبات اولیه برای ضربه‌‌زدن به توپ است.

 مرحله‌ی چهارم. بازتولید: برنامه‌ی تکاملی از مرحله‌ی دوم باردیگر اجرا شد. اگر ضربه با موفقیت اعمال شود، برنامه به بی‌نظمی منجر نخواهد شد؛ بلکه وضعیت کیوبیت‌ها را به گذشته برمی‌گرداند. بدین‌‌ترتیب الکترون به وضعیت اولیه بازمی‌گردد یا در مثال توپ بیلیارد، توپ‌‌ها دوباره مثلث را تشکیل می‌دهند.

پژوهشگران به این نتیجه رسیدند ۸۵ درصد از نمونه‌های کامپیوترهای کوانتومی با دو کیوبیت به وضعیت اولیه‌ی خود برمی‌گردند. وقتی سه کیوبیت وارد میدان شوند، احتمال خطا افزایش می‌یابد و احتمال موفقیت به ۵۰ درصد می‌رسد. به‌نقل از مؤلفان، این خطاها به‌دلیل نقص در کامپیوتر کوانتومی واقعی رخ می‌دهند. هرچه دستگاه‌های پیچیده‌تری طراحی شوند، نسبت خطا هم کاهش می‌یابد. جالب‌تر اینکه می‌توان از الگوریتم بازگشت زمان برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی دقیق‌تر استفاده کرد.

لینک کوتاه مطلب:

 ارسال به دوست

نام شما:

ایمیل دوست شما:

ارسال نظر

نظر خود را درباره این مطلب بنویسید ...

گیشه روزنامه

سینما، هنرمندان و ورزشکاران

یک گزارشگر دیگر در آستانه حذف از شبکه سه!یک گزارشگر دیگر در آستانه حذف از شبکه سه!نوید محمد زاده داور جشنواره جهانی فجر شدنوید محمد زاده داور جشنواره جهانی فجر شدترکیب اصلی تلویزیون برای ماه رمضان مشخص شدترکیب اصلی تلویزیون برای ماه رمضان مشخص شدپیش‌بینی مرگ شخصیت‌های سریال بازی تاج و تخت توسط هوش مصنوعیپیش‌بینی مرگ شخصیت‌های سریال بازی تاج و تخت توسط هوش مصنوعیدرگذشت ۲ بازیگر زن هالیوودی سینمادرگذشت ۲ بازیگر زن هالیوودی سینمارکوردشکنی قسمت جدید سریال Game of Thronesرکوردشکنی قسمت جدید سریال Game of Thronesمرتضی خمسه‌ای پیشکسوت خیمه شب بازی بر اثر کهولت سن درگذشتمرتضی خمسه‌ای پیشکسوت خیمه شب بازی بر اثر کهولت سن درگذشتچرا بازیگران بدون تجربه وارد عرصه کارگردانی میشوند؟چرا بازیگران بدون تجربه وارد عرصه کارگردانی میشوند؟فروش بلیت فیلم «رحمان ۱۴۰۰» تا اطلاع بعدی متوقف شدفروش بلیت فیلم «رحمان ۱۴۰۰» تا اطلاع بعدی متوقف شدسری جدید برنامه وقتشه از شبکه نسیم پخش میشودسری جدید برنامه وقتشه از شبکه نسیم پخش میشودچهار فیلم از بخش کمدی معاصر به جشنواره جهانی فیلم فجر معرفی شدچهار فیلم از بخش کمدی معاصر به جشنواره جهانی فیلم فجر معرفی شدآثار استاد جمشید مشایخی بمدت یک هفته از شبکه نمایش پخش می شوندآثار استاد جمشید مشایخی بمدت یک هفته از شبکه نمایش پخش می شوندمتلک پرانی به داور عصر جدید ادامه دارد!متلک پرانی به داور عصر جدید ادامه دارد!برنامه گلزار برای ماه شعبان و علیخانی برای رمضانبرنامه گلزار برای ماه شعبان و علیخانی برای رمضانافشاگری محمود شهریاری درباره تعطیلی برنامه «نود»افشاگری محمود شهریاری درباره تعطیلی برنامه «نود»هشدار به مدیران تلویزیون؛ از آن طرف بام نیفتیدهشدار به مدیران تلویزیون؛ از آن طرف بام نیفتیدتصاویر جدید هنرمندان و بازیگران مشهور ایرانی در اینستاگرام (247)تصاویر جدید هنرمندان و بازیگران مشهور ایرانی در اینستاگرام (247)بیوگرافی مریم شاه ولی بازیگر نقش نوا در سریال دنگ و فنگ روزگار + عکسبیوگرافی مریم شاه ولی بازیگر نقش نوا در سریال دنگ و فنگ روزگار + عکسایران گات تلنتایران گات تلنتچرا بازیگر «شب‌های برره» دیگر با مهران مدیری کار نمی‌کند؟چرا بازیگر «شب‌های برره» دیگر با مهران مدیری کار نمی‌کند؟تلویزیون چرا نمی‌گوید سرنوشت کسی که رای مردم را در جشنواره «جام‌جم» دزدید، چه شد؟تلویزیون چرا نمی‌گوید سرنوشت کسی که رای مردم را در جشنواره «جام‌جم» دزدید، چه شد؟مدیر شبکه نسیم بخاطر مهران مدیری توبیخ شدمدیر شبکه نسیم بخاطر مهران مدیری توبیخ شدعلت شروع کار مجدد تئاتر خیابانی بعد از شش سال چیست؟علت شروع کار مجدد تئاتر خیابانی بعد از شش سال چیست؟گریم لعیا زنگنه برای نقش حلیمه در سریال برادرجان + عکسگریم لعیا زنگنه برای نقش حلیمه در سریال برادرجان + عکستصویربرداری سریال «فوق لیسانسه ها» به زودی آغاز خواهد شدتصویربرداری سریال «فوق لیسانسه ها» به زودی آغاز خواهد شد
استاد عالیم قاسم‌اف؛ بلبل موسیقی آذربایجاناستاد عالیم قاسم‌اف؛ بلبل موسیقی آذربایجاننام‌گذاری خیابانی به نام «شجریان» در تهراننام‌گذاری خیابانی به نام «شجریان» در تهرانشورای انتخاب آثار نمایشی تالار هنر چه کسانی هستند؟شورای انتخاب آثار نمایشی تالار هنر چه کسانی هستند؟همکاری هوشیار خیام و استیون پرانسمن برای فیلم کیارستمیهمکاری هوشیار خیام و استیون پرانسمن برای فیلم کیارستمیبریتنی اسپیرز خواننده معروف پاپ  در مرکز روان درمانی بستری شدبریتنی اسپیرز خواننده معروف پاپ در مرکز روان درمانی بستری شدمنوچهر صهبایی رهبر مهمان ارکستر سمفونیک تهران شدمنوچهر صهبایی رهبر مهمان ارکستر سمفونیک تهران شدروز تولد مریم میرزاخانی به‌عنوان روز جهانی زنان در ریاضیات نام گرفتروز تولد مریم میرزاخانی به‌عنوان روز جهانی زنان در ریاضیات نام گرفتابراز شگفتی هنرمند ژاپنی از تصاویر کتاب‌های ایرانیابراز شگفتی هنرمند ژاپنی از تصاویر کتاب‌های ایرانیآخرین وضعیت جسمانی خداوندگار موسیقی ؛ محمدرضا شجریانآخرین وضعیت جسمانی خداوندگار موسیقی ؛ محمدرضا شجریانرپر سیاه‌پوست به قتل رسیدرپر سیاه‌پوست به قتل رسیدحسین جلال‌ پور دارفانی را وداع گفتحسین جلال‌ پور دارفانی را وداع گفتنوروز گردی با بهترین آٖلبوم های موسیقی سال ۹۷: از «رستاک» تا «چاوشی»نوروز گردی با بهترین آٖلبوم های موسیقی سال ۹۷: از «رستاک» تا «چاوشی»بیوگرافی سزن آکسو خواننده ترکبیوگرافی سزن آکسو خواننده ترکبیوگرافی سرتاب ارنر خواننده و ترانه سرای ترکبیوگرافی سرتاب ارنر خواننده و ترانه سرای ترکمسیح و آرش در صدر پرفروش‌های سال ۹۷مسیح و آرش در صدر پرفروش‌های سال ۹۷مغز بازیگران در زمان ایفای نقش چه عملکردی دارد؟مغز بازیگران در زمان ایفای نقش چه عملکردی دارد؟حمید حامی: این پاپوش برای من کوچک است!حمید حامی: این پاپوش برای من کوچک است!علی پهلوان از بین ۱۹هزار آهنگساز دنیا فینالیست شدعلی پهلوان از بین ۱۹هزار آهنگساز دنیا فینالیست شداز راب تا کایلی؛ اعضای خانواده «کارداشیان-جنر» هر کدام چه مقدار ثروت دارند؟از راب تا کایلی؛ اعضای خانواده «کارداشیان-جنر» هر کدام چه مقدار ثروت دارند؟ماجرای شکایت «جانی دپ» از «امبر هرد»، بخاطر خیانت و دروغگویی در مورد خشونت خانوادگیماجرای شکایت «جانی دپ» از «امبر هرد»، بخاطر خیانت و دروغگویی در مورد خشونت خانوادگییک خواننده و یک بازیگر معروف قربانی گلزنی آرون رمزی شدندیک خواننده و یک بازیگر معروف قربانی گلزنی آرون رمزی شدنداعترافات هولناک یک پسربچه سرطانی ۱۳ ساله در مورد آزارهای جنسی «مایکل جکسون»اعترافات هولناک یک پسربچه سرطانی ۱۳ ساله در مورد آزارهای جنسی «مایکل جکسون»بنیامین بهادری عزادار شدبنیامین بهادری عزادار شدکنسرت بابک جهانبخش در کاشان لغو شدکنسرت بابک جهانبخش در کاشان لغو شدحمید حامی ممنوع‌الفعالیت شدحمید حامی ممنوع‌الفعالیت شد
آشنایی با سهیل عیاری راننده موفق ایرانی فرانسویآشنایی با سهیل عیاری راننده موفق ایرانی فرانسویبهترین جایگزین های عادل فردوسی پور!بهترین جایگزین های عادل فردوسی پور!علی انصاریان ازدواج کرد + عکسعلی انصاریان ازدواج کرد + عکسازدواج مسعود شجاعی | همسر مسعود شجاعی کیست؟ازدواج مسعود شجاعی | همسر مسعود شجاعی کیست؟بیوگرافی جورج لیکنز سرمربی باشگاه تراکتورسازی تبریزبیوگرافی جورج لیکنز سرمربی باشگاه تراکتورسازی تبریزوقتی که مجری شدن حساب و کتاب ندارد/جهان پهلوان علی آقا انصاریانوقتی که مجری شدن حساب و کتاب ندارد/جهان پهلوان علی آقا انصاریانعلی انصاریان مجری تلویزیون شدعلی انصاریان مجری تلویزیون شدواکنش خداداد عزیزی به ماجرای جکی چانواکنش خداداد عزیزی به ماجرای جکی چانکلاهبرداری یک دختر از ستاره‌های فوتبال/ یکی را صدمیلیون تیغ زد، یکی را بیشتر!کلاهبرداری یک دختر از ستاره‌های فوتبال/ یکی را صدمیلیون تیغ زد، یکی را بیشتر!ایرج دانایی‌فرد، اولین گلزن ایران در جام جهانی درگذشتایرج دانایی‌فرد، اولین گلزن ایران در جام جهانی درگذشتبیوگرافی سجاد غریبی هالک ایرانی + عکسبیوگرافی سجاد غریبی هالک ایرانی + عکسبیوگرافی مارتین فورد ترسناکترین مرد دنیا + عکسبیوگرافی مارتین فورد ترسناکترین مرد دنیا + عکسبیوگرافی امیر قلعه نویی + عکسبیوگرافی امیر قلعه نویی + عکسبیوگرافی رایان تفضلی + عکسبیوگرافی رایان تفضلی + عکسمائده برهانی؛ دختر ایرانی که در ترکیه می‌تازدمائده برهانی؛ دختر ایرانی که در ترکیه می‌تازدقتل ایمان رحیم پور قهرمان جهان پرورش اندام به ضرب گلوله + عکسقتل ایمان رحیم پور قهرمان جهان پرورش اندام به ضرب گلوله + عکسخداداد عزیزی هم بازیگر شد + عکسخداداد عزیزی هم بازیگر شد + عکسبیوگرافی گلاره ناظمی موفق ترین داور زن ایرانی + عکسبیوگرافی گلاره ناظمی موفق ترین داور زن ایرانی + عکسابعاد تازه از ماجرای تجاوز کریس رونالدو به مهماندار هتل در لاس وگاسابعاد تازه از ماجرای تجاوز کریس رونالدو به مهماندار هتل در لاس وگاسعلی دایی؛ قربانی بزرگ خیرخواهیعلی دایی؛ قربانی بزرگ خیرخواهیعلی دایی دادگاهی شد! + عکسعلی دایی دادگاهی شد! + عکسکریس رونالدو با دختر یک قاچاقچی کوکائین نامزد کرده!کریس رونالدو با دختر یک قاچاقچی کوکائین نامزد کرده!ماجرای ازدواج ساموئل بازیکن اسبق استقلال با هلیا سهیمیماجرای ازدواج ساموئل بازیکن اسبق استقلال با هلیا سهیمیماجرای تجاوز «کریستیانو رونالدو» به مهماندار هتلی در لاس‌ وگاس چیست؟ماجرای تجاوز «کریستیانو رونالدو» به مهماندار هتلی در لاس‌ وگاس چیست؟دل و قلوه دادن جواد کاظمیان و مونیکا بلوچی و خواستگاری علی انصاریان از مونیکا در اینستاگرام! + عکسدل و قلوه دادن جواد کاظمیان و مونیکا بلوچی و خواستگاری علی انصاریان از مونیکا در اینستاگرام! + عکس