Наука и Техника
27 марта 2019
Российские ученые смогли повернуть время вспять
Ученые из Московского физико-технического института, вместе с коллегами из США и Швейцарии провели эксперименты, в которых успешно заставили квантовый компьютер вернуться в состояние прошлого. Краткие выводы исследования, в которых описывается возможность проявления этого эффекта, сообщает пресс-релиз, опубликованный на сайте Phys.org. Подробности исследования международной команды физиков представлены в журнале Scientific Reports.
Открытие российский ученых вряд ли приведет к созданию машины времени, с помощью которой люди смогут путешествовать в прошлое. Однако команда физиков смогла на доли секунды вернуть квантовый компьютер IBM в состояние, в котором он находился моментом ранее. И даже такой результат может иметь под собой удивительные последствия для будущего вычислительной техники, квантовой физики и вообще нашего понимания времени как такового.
«Это одна из серии работ, посвященных возможности нарушить второе начало термодинамики — закон физики, тесно связанный с различием между прошлым и будущим. Теперь мы подошли к проблеме с третьей стороны — мы искусственно создали такое состояние системы, которое само развивается в обратную с точки зрения второго начала сторону», — комментирует ведущий автор исследования Гордей Лесовик из Лаборатория физики квантовых информационных технологий.
Сперва, исследователи выяснили, может ли электрон, находящийся в пустом пространстве, спонтанно вернуться на мгновение в прошлое. Для оценки местоположения частицы в конкретный момент времени они использовали уравнение Шредингера. Расчеты опирались на то, что положение частицы будет постепенно размазываться по пространству, подчиняясь «стреле времени».
Как оказалось, электрон действительно может спонтанно оказаться в прошлом: он возвращается в состояние, в котором находился мгновения назад. Однако происходить это должно очень редко, и при этом время «перемотки» назад составит всего на 0,06 наносекунды.
Проверить нарушение второго закона термодинамики на практике в Аргоннской национальной лаборатории (Иллинойс, США) Лесовику с коллегами из других научных учреждений позволили многочисленные эксперименты со специально запрограммированной квантовой системой на базе двух и трех кубитов.
Сначала два кубита находились в основном состоянии, обозначаемом как 0, что соответствует локализованному электрону. Затем происходила эволюция состояний, а специальная программа изменяла состояние компьютера так, чтобы он мог вернуться назад во времени, как это происходит с электроном при флуктациях микроволнового фона. Иными словами, значения кубитов перематывались в прошлое.
Эксперименты показали, что квантовая система, работающая на базе двух кубитов, возвращалась в исходное состояние в 85 процентах случаев. Если же в системе использовалось три кубита, то успех возврата составлял лишь 49 процентов. Это, как предполагают исследователи, связано с ошибками в работе самого квантового компьютера, а не с какими-то другими, совершенно неожиданными и необъяснимыми причинами.
Как и в случае с квантовой телепортацией, результаты данного исследования не следует связывать с возможностью когда-нибудь создать машину, которая позволит нам перемещаться во времени. Сами исследователи считают, что их работа и ее выводы в первую очередь поможет сделать квантовые вычислительные устройства на базе кубитов более точными.
Новое покрытие защитило МКС от супербактерий
Космос — стерильная среда без бактерий, но внутри Международной космической станции они все-таки есть. Как бы не старались исследователи, вместе с космонавтами на станцию все равно попадают микробы и вирусы, которые в космических условиях опасны для космонавтов с ослабленным иммунитетом. Если учесть, что в замкнутом пространстве могут возникнуть и устойчивые к антибиотикам супербактерии, опасность увеличивается вдвойне. К счастью, новое антибактериальное покрытие, которое использовалось на станции последние несколько месяцев, оказалось весьма эффективным средством для их уничтожения.
Покрытие называется AGXX, и состоит из серебра и рутения. Эти компоненты активно участвуют в уничтожении бактерий, дрожжей и грибков, и это было доказано в ходе длительного эксперимента. На протяжении нескольких месяцев этот материал был использован для постоянного очищения самого грязного места на МКС — двери туалета.
Исследователи заметили, что под воздействием содержащихся в AGXX веществ, количество бактерий постоянно уменьшалось. Большие различия были выделены спустя 6, 12 и 19 месяцев после установки покрытия. К сожалению, ее эффективность постепенно снижается, потому что к ней прилипают частички мертвой кожи, мусора и прочей пыли, которые препятствуют прямому контакту материала с бактериями.
Оценка чистоты поверхности показала, что на данный момент на станции нет особо опасных микробов, и этот результат очень обнадеживает. При этом ученые считают, что материал непригоден для использования при полете на Марс — им следует придумать более продвинутый способ борьбы с бактериями. Как минимум, им нужно поработать над сроком его годности.
Устойчивые к антибиотикам бактерии на МКС были найдены в конце 2018 года. Ими были палочковидные Enterobacter, которые будучи на Земле стали причиной болезней у новорожденных детей.
