Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории разработали протоколы квантового управления, которые заставляют квантовые системы вести себя так, будто время движется назад, а не вперед. Работа, опубликованная в Physical Review X, манипулирует «стрелой времени» на микроскопическом уровне, где законы физики симметричны относительно обращения времени. Команда использовала комбинацию измерений и обратной связи для генерации обращенных во времени стохастических траекторий, фактически отменяя или обращая естественное направление течения времени.

«В отличие от явлений, которые мы наблюдаем вокруг, на микроскопическом уровне большинство фундаментальных законов физики считают движение вперед и назад во времени физически возможным», — сказал физик Луис Педро Гарсия-Пинтос. Исследователи также построили измерительный двигатель, который извлекает энергию из квантовых измерений, превращая акт наблюдения в термодинамический ресурс. Это развивает мысленный эксперимент XIX века «демон Максвелла», где гипотетический наблюдатель сортирует частицы, чтобы уменьшить энтропию — хотя, как всегда, второй закон термодинамики остается нерушимым, если учесть все затраты.

Команда планирует экспериментально продемонстрировать свое управление с обратной связью на основе гамильтониана с использованием сверхпроводящих кубитов, что может привести к улучшению подготовки квантовых состояний и даже квантовым батареям. Работа финансировалась Министерством энергетики США и Национальным научным фондом.