科学家使用量子计算机逆转时间 |打破热力学第二定律
- 物理学家已经成功地创造了一种量子态，它沿与热力学时间箭头相反的方向运动。
- 他们已经在 2 和 3 量子位量子计算机中证明了这种状态。
- 它可用于使量子计算机更精确，同时减少错误和噪音。
不可逆性是如何从看似时间对称的物理定律中产生的？多年来，科学家们一直在努力寻找答案。
在经典统计力学的框架内，该问题与热力学第二定律有关，该定律指出，当能量从一种形式变为另一种形式或物质自由运动时，封闭系统中的熵增加。
2018 年，莫斯科物理与技术研究所的俄罗斯研究人员报告说，通过一种称为麦克斯韦妖的装置违反了热力学第二定律。现在，他们从不同的角度解决了这个问题：他们开发了一种与热力学时间箭头方向相反的量子态。
该团队首先评估了真空中的电子会本能地回到最近的过去的可能性。他们发现，在整个宇宙生命周期中，每秒观察 100 亿个新定位的电子只会揭示一次电子状态的逆向演化。
即使在这种情况下，粒子进入过去的时间也不会超过一纳秒。这就是为什么我们没有观察到事物的逆向发展，因为这需要在更大的时间尺度上展开数量惊人的粒子。
参考：arXiv:1712.10057 | MIPT
四阶段实验
研究人员分析了由 2 位和 3 位量子位（量子位）组成的量子计算机的状态。
- 顺序： 最初，每个量子位都处于基态，代表零。
- 退化： 启动“进化程序”，将量子位的状态更改为 1 和 0，或同时更改为 1 和 0。
- 时间倒转： 本研究中开发的一种独特算法改变了量子计算机，使其然后反向移动，从混沌走向有序。
- 再生： 再次启动进化程序，让量子比特的状态回到过去。
研究人员提供
2-qubit 量子计算机在 85% 的情况下返回到初始状态，而 3-qubit 出现更多错误，导致成功率为 50%。这些错误是由于现有量子计算机的缺陷造成的。随着更先进的量子计算技术的发展，错误率有望显着降低。
下一步是什么？
这种时间反转算法可用于开发更精确的量子计算机。在不久的将来，可以对其进行修改以测试为量子计算机编写的软件并减少错误和噪音。
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本研究中开发的方案是逐个滚动状态组件，但并未充分利用量子并行性。下一个问题是，是否有可能开发出一种量子算法，比使用 O(N) 个基本门更有效地执行时间反转。
工业技术