Viaggiare nel tempo con un computer quantistico: l’esperimento russo sui qubit

Gli scienziati sono riusciti a tornare indietro nel tempo con un computer quantistico, o, per meglio dire, sono riusciti a far tornare indietro lo stato di un computer quantistico di una frazione di secondo nel passato. Non si tratta dunque di una vera e propria macchina del tempo, ma è comunque una ricerca che mostra la possibilità di violare la seconda legge della termodinamica che è collegata con la nozione della freccia del tempo che indica un’unica direzione del tempo dal passato al futuro, spiega l’autore dello studio  Gordey Lesovik, a capo del Laboratory of the Physics of Quantum Information Technology al MIPT, Moscow Institute of Physics and Technology in Russia.

Viaggio nel tempo. Per capire se il tempo possa essere spontaneamente portato indietro, i fisici quantistici sono partiti dall’analisi di un elettrone in uno spazio interstellare vuoto. “Supponiamo che l'elettrone sia localizzato quando iniziamo ad osservarlo, questo significa che siamo piuttosto sicuri della sua posizione nello spazio: le leggi della meccanica quantistica ci impediscono di conoscere la posizione con precisione assoluta, ma possiamo delineare una piccola regione in cui l'elettrone è localizzato” spiega il coautore dello studio Andrey Lebedev del MIPT e dell'ETH di Zurigo. I fisici spiegano che l’evoluzione dello stato dell’elettrone è governata dall’equazione di Schrödinger. Anche se non c’è distinzione tra passato e futuro, la regione di spazio che contiene l’elettrone aumenta velocemente, cioè il sistema tende a diventare più caotico, cresce dunque l’incertezza sulla posizione dell’elettrone.

I 4 passi ‘nel tempo’. I ricercatori hanno quindi tentato di invertire il tempo in un esperimento in quattro fasi. Invece di un elettrone, hanno osservato lo stato di un computer quantistico costituito da due e tre elementi base chiamati qubit superconduttori.

• Fase 1: Ordine. Il primo stato in cui viene inizializzato il qubit, indicato come zero. Questa configurazione altamente ordinata corrisponde ad un elettrone localizzato in una piccola regione, o ad un gruppo di palle da biliardo ad inizio partita, cioè disposte a triangolo.
• Fase 2: Degradazione. L'ordine è perso. Proprio come avviene per l'elettrone che si ‘spalma’ su una regione di spazio sempre più grande, o il gruppo di palle sul tavolo da biliardo viene ‘rotto’ da un’altra palla, lo stato del qubit diventa più complesso e cambia da zero a uno. Ciò si ottiene avviando brevemente il programma di evoluzione sul computer quantistico. In realtà, un degrado simile si verificherebbe da solo a causa delle interazioni con l'ambiente. Tuttavia, il programma controllato di evoluzione autonoma consente l'ultimo stadio dell'esperimento.
• Fase 3: Inversione temporale. Un programma speciale modifica lo stato del computer quantico in modo tale da tornare "indietro", dal caos all'ordine. Un'analogia evidentemente inverosimile per l'esempio del biliardo sarebbe qualcuno che dà al tavolo un calcio perfettamente calcolato.
• Fase 4: Rigenerazione. Il programma di evoluzione viene lanciato di nuovo. A patto che il "calcio" sia stato consegnato con successo, il programma non provoca più caos, ma riavvolge lo stato del qubit nel passato, come se le palle da biliardo tornassero indietro, ripercorrendo le loro traiettorie, riformando il triangolo iniziale.

Conclusioni. Dalle osservazioni dei ricercatori è emerso che i qubit tornavano al loro stato iniziale l’85% delle volte quando erano in due, quando erano in tre però il tasso di successo scendeva al 50%. Il motivo di questo errore sarebbe legato agli attuali computer quantistici secondo gli esperti, con strumenti più precisi dunque il tasso di errore dovrebbe diminuire.

Attenzione. Analizzando dunque l’esperimento russo, ci spiace dire che non è stato eseguito alcun viaggio nel tempo come noi lo intendiamo.