Otočili tok času. Fyzici vytvorili kvantový „stroj“, dokáže čerpať energiu z ohýbania reality
V našej bežnej realite sme zvyknutí na neúprosný beh času. Rozbitý pohár sa sám od seba nespojí a káva na stole postupne chladne, nie naopak. Vo vesmíre sa však dejú veci, ktoré naše bežné vnímanie fyziky popierajú – podobne ako keď zisťujeme, že aj ten najstabilnejší vesmírny partner nie je tak celkom na svojom mieste a napríklad taký Mesiac potichu uniká našej planéte, čím mení dĺžku pozemského dňa.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneNa mikroskopickej úrovni sú však pravidlá hry ešte bizarnejšie. Základné fyzikálne zákony totiž nerozlišujú medzi pohybom v čase vpred a vzad. Pre rovnice kvantovej mechaniky fungujú oba smery úplne rovnako.
Problém doteraz nastával v momente, keď sme sa tieto miniatúrne systémy pokúsili pozorovať. Akonáhle do kvantového systému zasiahneš meraním, náhodne zmeníš jeho stav. Tento akt merania prirodzene vytvára takzvanú šípku času – nezvratný proces, ktorý definuje smer toku udalostí. Vedcom z prestížneho amerického laboratória Los Alamos National Laboratory sa však podarilo tento fundamentálny problém obísť.
Ako vyplynulo z najnovších zistení Science Daily publikovaných vo vedeckom časopise Physical Review X, výskumníci navrhli úplne nové riadiace protokoly, ktoré dokážu potlačiť, alebo dokonca úplne zvrátiť smerovanie tejto šípky času. Pomocou kombinácie presne cielených meraní a okamžitej spätnej väzby prinútili kvantové systémy (napríklad kubity v kvantovom počítači) kopírovať trajektórie, ktoré vyzerajú, akoby sa odohrávali v obrátenom čase.
Aby to dosiahli, navrhli špeciálny riadiaci Hamiltonián – sekvenciu elektromagnetických polí a impulzov, ktorá dokáže presne kompenzovať narušenie spôsobené samotným meraním. To v skutočnosti znamená, že dokážu anomálie spôsobené pozorovaním vyrušiť, zosilniť alebo dokonca prekompenzovať. Výsledkom je kvantový systém, v ktorom sa hranice medzi minulosťou a budúcnosťou začínajú stierať.
Kvantový démon v akcii
Tento prelomový koncept priamo nadväzuje na jeden z najznámejších myšlienkových experimentov z 19. storočia – na takzvaného Maxwellovho démona. V pôvodnom scenári mal tento fiktívny tvor triediť rýchle a pomalé častice plynu, čím by znižoval entropiu systému bez dodania vonkajšej energie, čo zdanlivo odporuje druhému zákonu termodynamiky. Nové fyzikálne poznatky síce ukázali, že zákon porušený nie je, ak započítame všetky termodynamické náklady, no princíp zostáva fascinujúci.
Nový kvantový „démon“ z dielne amerických fyzikov využíva informácie o stave systému a výsledkoch meraní na to, aby dosiahol niečo podobne revolučné. Manipuláciou s informáciami dokáže zvrátiť prirodzený vývoj systému, čím doslova núti kvantový stav tiecť proti prúdu času.
Motor, ktorý vyrába energiu z pozorovania
Táto technológia však nie je len teoretickou hračkou pre nadšencov sci-fi. Fyzici vďaka nej navrhli takzvaný merací motor. Ide o zariadenie, ktoré dokáže premieňať samotný akt monitorovania kvantového systému na čistú, využiteľnú energiu. V tomto nastavení sa kvantové meranie stáva novým typom termodynamického zdroja.
Energiu získanú zo sledovania stavu častíc je možné použiť na pohon iných kvantových procesov alebo ju jednoducho uložiť do špeciálnej kvantovej batérie. Ide o fascinujúci koncept, kde sa samotné získavanie informácií o systéme stáva palivom pre novú generáciu technológií.
Čo nás čaká v budúcnosti?
Tím vedcov pod vedením Luisa Pedra Garcíu-Pintosa už plánuje prejsť od teoretických modelov k reálnym experimentom. Využiť na to chcú supravodivé kubity, ktoré sú ideálne vďaka svojej schopnosti extrémne rýchlej spätnej väzby a vysokej účinnosti detekcie. Tieto systémy už v minulosti poslúžili na úspešné testovanie jednoduchých verzií Maxwellovho démona.
Ak sa tieto experimenty potvrdia v praxi, môžeme očakávať obrovský skok vpred nielen v oblasti kvantových počítačov a presnej prípravy kvantových stavov, ale aj v novom chápaní termodynamiky na mikroskopickej úrovni. Hoci skutočný stroj času pre ľudí zostáva v ríši fantázie, v mikrosvete sme práve dostali kľúč k jeho ovládnutiu.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneČítajte viac z kategórie: Vesmír a veda
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Vedci našli ďalší dôkaz života vo vesmíre. Stále im však niečo chýba

Vedci našli náhradu za lítium. Táto batéria sa nabije za 3 minúty a vydrží 60 000 cyklov

Vákuum nie je prázdne. Vedci našli dôkaz, ktorý mení chápanie fyziky

Našli kľúč k večnej mladosti. V krvi storočných ľudí objavili kód, ktorý dokáže predĺžiť život

Na Marse sa nachádzajú zvláštne vzorce. Curiosity objavilo masívne pole čudných útvarov
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Známu firmu z Bratislavy s tržbami 22,7 milióna eur kúpil gigant z Rakúska. Dvaja Slováci ju budovali 18 rokov
PREMIUM„To je alfa samec, ten Robert Fico,“ vyhlásil Hamran. Bývalý policajný prezident prehovoril o voličoch premiéra

Toto je vek, v ktorom pôjde mladá generácia do dôchodku: Každý 3. Slovák bude penzista

Z 3 miliárd na pokraj krachu: Železorudný gigant, ktorý dodáva pelety aj slovenským oceliarňam, zastavil výrobu

NATO má nový plán pre prípad vojny s Ruskom. Zameria sa na ciele, ktoré Putina zabolia najviac
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Čakáme naň už 5 rokov. Očakávaný seriál nakoniec nevznikne, hviezdny tvorca ho definitívne zrušil
- Veľký míľnik pre Slovensko. Po 36 rokoch spustili výrobu ťažkej techniky, zákazník je tajný
- Horúčavy budú ešte krutejšie. Vedci prehliadli zhoršujúci sa problém
- Budeme prepisovať učebnice fyziky. Protón ukrýval tajomstvo, ktoré sme roky prehliadali
- Číňania vytvorili veľký solárny panel s rekordnou účinnosťou 22 %. Keď ho dali vedľa kremíka, prišlo prekvapenie
-
- Veľký míľnik pre Slovensko. Po 36 rokoch spustili výrobu ťažkej techniky, zákazník je tajný
- Horúčavy budú ešte krutejšie. Vedci prehliadli zhoršujúci sa problém
- Ešte väčší hit, ako sa čakalo. Netflix ovládol nový film, pomohla mu virálna kampaň
- Číňania vytvorili veľký solárny panel s rekordnou účinnosťou 22 %. Keď ho dali vedľa kremíka, prišlo prekvapenie
- 8 mesiacov ticha sa skončilo. HBO rozhodlo o osude najlepšieho hororu súčasnosti
-
- Budeme prepisovať učebnice fyziky. Protón ukrýval tajomstvo, ktoré sme roky prehliadali
- Ešte väčší hit, ako sa čakalo. Netflix ovládol nový film, pomohla mu virálna kampaň
- Veľký míľnik pre Slovensko. Po 36 rokoch spustili výrobu ťažkej techniky, zákazník je tajný
- Horúčavy budú ešte krutejšie. Vedci prehliadli zhoršujúci sa problém
- Veľkolepé sci-fi konečne bude online. Máme dátum, ponúkne ho známa služba
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
Ojazdené autá na Slovensku citeľne zdraželi. Priemerná cena stúpla, mení sa aj ponuka
Umelá inteligencia produkuje sofistikovaný podvod. Odborníci varujú pred novou vlnou
Zelená domácnostiam pokračuje, no podmienky stále chýbajú. SIEA prezradila, čo sa zmení
Extrémne sucho zasahuje už 38 % Slovenska. SHMÚ varuje pred kriticky vyschnutou pôdou
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Známu firmu z Bratislavy s tržbami 22,7 milióna eur kúpil gigant z Rakúska. Dvaja Slováci ju budovali 18 rokov
PREMIUM„To je alfa samec, ten Robert Fico,“ vyhlásil Hamran. Bývalý policajný prezident prehovoril o voličoch premiéra

Toto je vek, v ktorom pôjde mladá generácia do dôchodku: Každý 3. Slovák bude penzista

Z 3 miliárd na pokraj krachu: Železorudný gigant, ktorý dodáva pelety aj slovenským oceliarňam, zastavil výrobu

