Riavvolgere il tempo: un team di fisici prova a farlo con un computer quantistico

14 Marzo 2019 124

Un team di fisici provenienti dal MIPT (Moscow Institute of Physics and Technology) in collaborazione con dei colleghi statunitensi del ANL (Argonne National Laboratory) e svizzeri dell'ETH Zurich, ha pubblicato su Scientific Reports (trovate tutto in Fonte) il risultato di una ricerca che appartiene ad una serie di lavori che hanno un obiettivo ambizioso e molto difficile da raggiungere: dimostrare come sia possibile violare la seconda legge della termodinamica e, in particolare, il concetto alla base del fenomeno che regola la cosiddetta Freccia del Tempo.

Semplificando la questione al massimo, la Freccia del Tempo indica il verso irreversibile dello scorrere del tempo e dell'evoluzione dei fenomeni fisici macroscopici. Questo significa che un cambiamento di stato da A a B, con A che avviene a t e B a t+1, non potrà mai riavvolgersi spontaneamente ad un momento precedente a t.

Questo è valido principalmente per i sistemi molto complessi - ad esempio mescolando dell'inchiostro nell'acqua è impossibile che i due elementi si separino nuovamente spontaneamente -, tuttavia le regole che governano i sistemi microscopici tendono ad essere profondamente diverse, ed è proprio per questo motivo che il team di ricerca ha scelto di sfruttare l'ambiente controllato offerto da un computer quantistico per mettere alla prova la propria teoria.

Tutto nasce da un'intuizione: osservare se fosse possibile che un singolo elettrone - la cui posizione è impossibile da stabilire ma che può essere localizzato all'interno di una regione sufficientemente circoscritta - potesse spostarsi e poi tornare nella regione iniziale nello stesso periodo di tempo.

Questo potrebbe essere possibile in quanto la legge che regola la sua evoluzione - l'equazione di Schrödinger - è reversibile e sotto una determinata condizione definita coniugazione complessa potrebbe accadere che venga descritto proprio lo stato precedente in cui si trovava il nostro elettrone, dal momento che le leggi fisiche non fanno distinzione tra passato e futuro. In questo caso la condizione ipotizzata è una leggera fluttuazione nella radiazione cosmica di fondo che permea tutto l'universo.

Tuttavia il fenomeno non può essere osservato in natura, in quanto anche attendendo un periodo di tempo pari ai 13,7 miliardi di anni di vita dell'universo, monitorando 10 miliardi di elettroni al secondo, l'evento potrebbe verificarsi una sola volta. Insomma, non è impossibile che accada, ma è altamente improbabile.

Da ciò deriva la necessità di ridurre notevolmente le variabili in gioco, riconducendo il tutto ad un ambiente molto più controllato, con un bassissimo numero di elementi ben definiti. Il team di fisici ha identificato in un computer quantistico di IBM lo scenario perfetto per svolgere l'esperimento.

Le 4 fasi dell'esperimento

Gli elettroni sono stati sostituiti da 2 e 3 qubit, mentre la condizione della coniugazione complessa è stata riprodotta attraverso l'ausilio di un particolare algoritmo evolutivo.

L'esperimento si è svolto in 4 fasi definite Ordine, Degrado, Riavvolgimento Temporale e Rigenerazione. Inizialmente si è partiti da uno stato base in cui i qubit si trovavano in una condizione estremamente ordinata (assumendo valore 0), successivamente questo ordine è stato alterato attraverso l'avvio di un programma evolutivo che ha portato ad una condizione più caotica in cui i qubit hanno assunto altri valori. Ciò sarebbe potuto avvenire anche con la semplice interazione con l'ambiente, tuttavia l'utilizzo del programma ha permesso di avere un ambiente maggiormente controllato.

La terza fase è stata caratterizzata dall'utilizzo di una versione modificata del programma evolutivo, la quale ha agito in modo da predisporre un'evoluzione di senso opposto - basandosi proprio sulla teoria della reversibilità dell'equazione di Schrödinger -, mentre nella quarta fase è stato applicato nuovamente l'algoritmo iniziale, questa volta però sotto l'influenza dell'inversione messa in atto nella fase 3.

Il risultato è stato che nell'85% dei risultati i qubit sono tornati nella loro configurazione iniziale che avevano una frazione di secondo prima dell'inizio dell'esperimento, ma solo nel caso in cui fossero utilizzati 2 soli qubit. Passando a 3 il tasso di successo è sceso al 50%, tuttavia pare che l'errore sia dovuto ai limiti delle macchine attuali e che questo esperimento potrà avere ripercussioni importanti anche per quanto riguarda lo sviluppo dei computer quantistici, dal momento che permetterà di migliorarne la precisione.

Come si può notare dall'immagine allegata poco sopra, tutto il processo può essere paragonato ad una scena molto più facile da spiegare. Immaginiamo un tavolo da biliardo su cui sono state predisposte le palle da gioco e che queste vengano successivamente sparpagliate con una singola mossa. Ora si pensi che, dando un colpo al tavolo ben calcolato, queste tornino nella loro posizione originale. I passi dell'esperimento sono stati proprio questi, solo che il numero di elementi in gioco era di appena 2-3 unità e il colpo è stato rappresentato dall'algoritmo evolutivo applicato al contrario.

Insomma, siamo ben lontani dal poter ipotizzare riavvolgimenti del tempo ben più complessi e anche il risultato dell'esperimento ci propone un concetto di "viaggio nel tempo" ben diverso da quello comunemente ipotizzato. I qubit non sono stati portati alla loro precedente condizione da un reale spostamento temporale, bensì dall'applicazione di regole che prevedono la possibilità di ripristinare con esattezza ciò che cambia con incertezza, raggiungendo l'obiettivo di invertire la Freccia del Tempo.


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Commenti

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Frank

ma non ti avevano beccato i libici? x°D

MasterBlatter

È un microonde telefonico non un telefono a microonde

Jezuuz

Ma no dai, si supera tutto nella vita anche se è fatto per il 50% di sofferenze :/
A meno che tu non nasca ricco e amato.

Tiziano

Dico sul serio.

point0

due robe diverse proprio, steins gate è tutto tranne che sopravvalutato

L0RE15

oppure le sedie che si rimettono attorno al tavolo da sole con un battito di mani ;)

TestTry

Flashback

Francesco Renato

Non è una macchina del tempo, è un semplice riposizionamento peraltro improbabile, parlare quindi di riavvolgere il tempo è pura ciarlataneria per attirare l'attenzione su un giochino travestito da esperimento scientifico.

Ludo Feyaerst

Ho riletto, e soprattutto riflettuto, sul contenuto dell'esperimento, non essendo un fisico la materia è un filo ostica anche se molto interessante; mi sembra di aver capito ed effettivamente è notevole ciò che hanno ottenuto.

Top Cat

Hai qualche dipendenza?

e smetto quando voglio?

Emmett Brown

Hey, non rubarmi le battute.

Emmett Brown

Sicuramente sarebbe stato più efficace.

Emmett Brown

Grande Giove! Stanno cercando di battere la mia invenzione, ma non ci sono ancora riusciti.

IlFuAnd91

Inutile. Sicuramente qua si HD Blog c'è qualcuno molto più competente u.u

Bruce

Ma non bastava usare un flusso canalizzatore?

Carlo

Non direi dato che il Re starebbe stato potenzialmente paragonabile a "parlamento, camera dei deputati, senato, magistratura" in un'unica persona. Altro che chiara ferragni

Carlo

Aggiusta le tue maschere al tuo Viso, Ma pensa che sei Vetro contro Acciaio"

Jezuuz
franky29

Può essere come se tu guardassi il futuro in modo da prevenire la scelta e appunto scegliere se effettuarla o no ?

Dude
Jon Snow

non è detto che ti ritroveresti in un mondo perfetto. Potresti anche peggiorare le cose.
"you can't change who people are without destroying who they were.

Jon Snow

Ctrl+Z

Itachi

Giusto, non sia mai che la gente impari qualcosa.

Top Cat

Un telefono a microonde che manda email nel passato cambiando la storia.
Wow!

Top Cat

A quest'ora di sicuro.

gatano

sudo apt-get update
sudo apt-get install fisica quantistica

gatano

Senza stare a leggere tutte le formulette su Nature (la fonte), basta saper leggere un po di inglese per capire che è solo un giochino accademico con prospettive sulla realtà nulle:
"The above consideration enables us to formulate important conjectures about the origin of the arrow of time: (i) For the time reversal one needs a supersystem manipulating the system in question. In the most of the cases, such a supersystem cannot spontaneously emerge in nature. (ii) Even if such a supersystem would emerge for some specific situation, the corresponding spontaneous time reversal typically requires times exceeding the universe lifetime."

Ossia andare indietro nel tempo è possibile, ma altamente improbabile in un tempo finito.

Comunque nella guida galattica per gli autostoppisti del 1979 (e nei successivi Libri di Douglas Adams) è spiegato tutto per filo e per segno in modo più comprensibile, ma bisogna leggere fra le righe. ;)

Una macchina del tempo cosi concepita necessita di una improbabilità infinita:
"Il motore ad improbabilità infinita fu inventato svolgendo ricerche sull'improbabilità finita, spesso usata per rompere il ghiaccio alle feste facendo saltare simultaneamente tutte le molecole della biancheria dell'ospite di trenta centimetri sulla sinistra, secondo la teoria dell'indeterminazione. Molti autorevoli fisici protestarono vibratamente, un po' perché squalificava la scienza, ma soprattutto perché non riuscivano a farsi invitare a quel genere di feste."

N9velLin0

1000 anni nel futuro, diciamo anno 3050. Sarei curioso di vedere se dopo 1000 anni siamo riusciti a rendere Marte abitabile e colonizzabile.
Se ci pensate, nell'anno 1000 chi avrebbe mai pensato a tutto ciò che abbiamo ora? Sarebbe stato bruciato vivo.

sudo apt-get install humor ®
sudo apt-get install humor ®

Concordo.
Spesso ammiriamo meraviglie architettoniche del passato che ancora oggi ci stupiscono ma non dimentichiamoci che qualche secolo fa morire a 40/50 anni era normale... senza considerare le misere condizioni di vita della maggior parte delle persone

sudo apt-get install humor ®

Ecco, così già va meglio.
Ovunque 'sti titoloni "viaggio nel tempo"...

PS Non conosco la fisica quantistica

MasterBlatter

asd mi ricordo un articolo letto qualche tempo fa dove non si spiegavano come mai i nixie fossero tornati di moda e la loro richiesta aumentata in modo esponenziale dopo la metà dei 2000... XD XD

MasterBlatter

ma senza misuratore di divergenza come si può essere certi che qualcosa è cambiato? e non è tanto la tecnologia di base, ma i tubi di nixie costano un fottio ormai

Riccardo Piccinato

Perché loro affermano di aver esattamente ricostruito la scena, pur semplice.

Ban Dito

Se fossi altruista andrei nel passato per prevenire e correggere gli errori dell'umanità fatti nel passato.
Se fossi menefreghista andrei nel futuro per sapere come morirò.

Jam

Spiegato in quel modo sai quanto aumenta la visibilità? Ecco il perché parlano di riavvolgere il tempo.

Ludo Feyaerst

Il mio più grande dubbio è relativo allo stato iniziale: il qbit per sua natura è sia 0 che 1, come fa ad avere una condizione ordinata pari a 0 all'inizio dell'esperimento?

Gabriele_Congiu

E le banane

Marco Aurelio Bressanello

Anche un cellulare e una tv a tubo catodico

Marco Aurelio Bressanello

Sto giusto ora giocando alla remaster di questa piccola perla di visual novel ahah

Marco Aurelio Bressanello

Prioprio ora che sto giocando alla remastered di Steins gate, sarà sicuramente una sua scelta lol

Ezio

Hdtroll

Chirurgo Plastico

Anche se modifico il passato creerei un paradosso

Frank

Grande...Giove...

Gabriele_Congiu

Steins;Gate

Gabriele_Congiu

Muda muda mudaaaa!!!

Gabriele_Congiu

Ho spiegato meglio il concetto alla fine dell'articolo. Effettivamente non è un vero e proprio "viaggio nel tempo", bensì si tratta di un sistema che permette di "annullare" un effetto casuale.

Dopo che avviene la prima evoluzione il risultato è imprevedibile, però questo viene "riavvolto" alla condizione originaria attraverso un processo speculare a quello che lo ha creato.

ghost

E' già ieri

Top Cat

Si è fatto T.A.R.D.I.S., buona notte.

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