Ilmuwan Menggunakan Komputer Kuantum Untuk Membalikkan Waktu | Melanggar Hukum ke-2 Termodinamika
- Fisikawan telah berhasil menciptakan keadaan kuantum yang bergerak berlawanan arah dengan panah termodinamika waktu.
- Mereka telah mendemonstrasikan keadaan ini dalam komputer kuantum 2 dan 3 qubit.
- Ini dapat digunakan untuk membuat komputer kuantum lebih presisi sekaligus mengurangi kesalahan dan kebisingan.
Bagaimana ireversibilitas muncul dari hukum fisika yang tampaknya simetris dengan waktu? Para ilmuwan telah berusaha menemukan jawabannya selama bertahun-tahun.
Dalam kerangka mekanika statistik klasik, masalahnya terkait dengan hukum ke-2 termodinamika, yang menyatakan bahwa entropi dalam sistem tertutup meningkat ketika energi berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, atau materi bergerak bebas.
Pada tahun 2018, peneliti Rusia di Institut Fisika dan Teknologi Moskow melaporkan pelanggaran hukum ke-2 termodinamika melalui perangkat yang dikenal sebagai iblis Maxwell. Sekarang, mereka telah mengatasi masalah dari sudut yang berbeda:mereka telah mengembangkan keadaan kuantum yang bergerak berlawanan arah dengan panah termodinamika waktu.
Tim pertama-tama mengevaluasi kemungkinan bahwa sebuah elektron dalam ruang hampa secara naluriah akan melakukan perjalanan kembali ke masa lalunya. Mereka menemukan bahwa mengamati 10 miliar elektron yang baru terlokalisasi setiap detik sepanjang masa alam semesta akan mengungkapkan evolusi terbalik dari keadaan elektron hanya sekali.
Bahkan dalam kasus ini, partikel tidak akan bergerak lebih dari satu nanodetik ke masa lalu. Inilah sebabnya mengapa kami tidak mengamati hal-hal yang terjadi dalam waktu terbalik, karena itu akan membutuhkan jumlah partikel yang luar biasa yang terbentang pada rentang waktu yang jauh lebih besar.
Referensi:arXiv:1712.10057 | MIPT
Eksperimen Empat Tahap
Para peneliti menganalisis keadaan komputer kuantum yang terbuat dari 2 dan 3 qubit (bit kuantum).
- Pesanan: Awalnya, setiap qubit dalam keadaan dasar, mewakili nol.
- Degradasi: Luncurkan 'program evolusi' untuk mengubah status qubit menjadi satu dan nol, atau keduanya secara bersamaan.
- Pembalikan waktu: Algoritme unik yang dikembangkan dalam penelitian ini mengubah komputer kuantum sedemikian rupa sehingga kemudian bergerak ke arah sebaliknya, dari kekacauan menuju keteraturan.
- Regenerasi: Luncurkan program evolusi lagi untuk memundurkan status qubit kembali ke masa lalu.
Hormat peneliti
Komputer kuantum 2-qubit kembali ke keadaan awal pada 85% kasus, sementara 3-qubit menunjukkan lebih banyak kesalahan, menghasilkan tingkat keberhasilan 50%. Kesalahan terjadi karena cacat pada komputer kuantum yang ada. Saat teknik komputasi kuantum yang lebih maju dikembangkan, tingkat kesalahan diperkirakan akan berkurang secara signifikan.
Apa Selanjutnya?
Algoritma pembalikan waktu ini dapat digunakan untuk mengembangkan komputer kuantum yang lebih presisi. Dalam waktu dekat, ini dapat dimodifikasi untuk menguji perangkat lunak yang ditulis untuk komputer kuantum dan mengurangi kesalahan dan gangguan.
Baca:18 Fakta Paling Menarik Tentang Komputer Quantum
Skema yang dikembangkan dalam penelitian ini menggulir satu per satu komponen keadaan tetapi tidak mengeksploitasi paralelisme kuantum dengan kekuatan penuhnya. Pertanyaan berikutnya adalah apakah mungkin untuk mengembangkan algoritme kuantum yang akan melakukan pembalikan waktu lebih efisien daripada menggunakan gerbang dasar O(N).
