俄羅斯研究人員在微觀領域實現“時間逆轉”

時間看不見、摸不到，卻是世界最基礎的元素之一。時間是一個較為抽象的概念，是物質的運動、變化的持續性、順序性的表現。物理學在微觀的層次幾乎完全是時間對稱的，這意味著物理學定律在時間流易的方向倒轉之后仍然保持為真。但是在宏觀層次卻顯得并不是那么回事：時間存在著明顯的方向性。

熱力學時間箭頭來自熱力學第二定律，這一定律認為一個孤立系統的熵只能隨著時間流易不斷增加，而不會減少。熵被認為是無序的量度，因此第二定律隱含著一種由孤立系統的有序度變化所指定的時間方向(也就是說，隨著時間流易，系統總是越來越無序)。這種不對稱性可用于區分過去和未來。換句話說，孤立系統在未來將越來越無序。

在最新實驗中，他們使用量子計算機，讓時間“倒退”，正如桌子上散落的臺球重回其最初的三角形排列的起點。

首席研究員、俄羅斯莫斯科物理科學與技術研究所(MIPT)量子信息物理學實驗室負責人戈爾代·勒斯維吉博士說：“我們人為地創建了一種與熱力學時間箭頭反方向演進的狀態。”

他們使用的是一臺由電子“量子比特”(qubits)構成的量子計算機。量子比特是量子計算機的基本信息單位，由“1”“0”或這兩者的混合“疊加”來描述。

在實驗中，他們啟動了一個“進化程序”，該程序使量子比特進入一種逐漸復雜的1和0不斷變化的狀態。在此過程中，量子比特失去了秩序，就像擺好的臺球被撞擊，散落各處一樣。但隨后，另一個程序修改了量子計算機的狀態，使其“向后”演進，從混亂變為有序，這意味著量子比特重回初始狀態。

研究人員發現，當使用兩個量子比特時，“時間逆轉”的成功率為85%;而當使用3個量子比特時，成功率下跌到50%。他們認為，隨著所用設備的復雜程度不斷提高，錯誤率有望下降。

值得注意的是時間在“在微觀的層次幾乎完全是時間對稱的”，通俗地說意指：隨著尺度的減小，事件逆向發生的概率逐漸趨近于正向發生的概率。當尺度非常小時，我們認為兩者是近似相等的。所以該實驗如果僅僅存在量子領域實現“時間逆轉”并不為奇，只有在宏觀世界實現“時間逆轉”才“不可思議”。