Forscher am Los Alamos National Laboratory haben Quantenkontrollprotokolle entwickelt, die Quantensysteme so verhalten lassen, als ob die Zeit rückwärts statt vorwärts läuft. Die Arbeit, veröffentlicht in Physical Review X, manipuliert den „Zeitpfeil“ auf mikroskopischer Ebene, wo die Gesetze der Physik unter Zeitumkehr symmetrisch sind. Das Team nutzte eine Kombination aus Messungen und Rückkopplung, um zeitumgekehrte stochastische Trajektorien zu erzeugen und so die natürliche Richtung des Zeitflusses effektiv aufzuheben oder umzukehren.

„Im Gegensatz zu den Phänomenen, die wir um uns herum beobachten, sehen die meisten fundamentalen physikalischen Gesetze auf mikroskopischer Ebene Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen in der Zeit als physikalisch möglich an“, sagte Physiker Luis Pedro García-Pintos. Die Forscher bauten auch eine Messmaschine, die Energie aus Quantenmessungen gewinnt und den Akt der Beobachtung in eine thermodynamische Ressource verwandelt. Dies baut auf dem Gedankenexperiment „Maxwells Dämon“ aus dem 19. Jahrhundert auf, bei dem ein hypothetischer Beobachter Partikel sortiert, um die Entropie zu reduzieren – wobei, wie immer, der zweite Hauptsatz der Thermodynamik intakt bleibt, wenn alle Kosten berücksichtigt werden.

Das Team plant, ihre auf Hamilton-Operatoren basierende Rückkopplungskontrolle experimentell mit supraleitenden Qubits zu demonstrieren, was zu verbesserter Quantenzustandspräparation und sogar Quantenbatterien führen könnte. Die Arbeit wurde vom US-Energieministerium und der National Science Foundation finanziert.