Da everyeye.it
di Simone Caporali, 21 lug 2019
Il tempo va in una sola direzione: avanti. Lo sappiamo, lo abbiamo sempre sperimentato. Ci ricordiamo cosa abbiamo mangiato (solitamente) a pranzo ieri, ma non possiamo ricordare il pranzo del giorno successivo. Oppure sì?
Fisici americani e russi hanno collaborato per provare a rompere, mettere alla prova, scalfire una delle leggi fisiche riguardanti l'energia: la seconda legge della termodinamica.
Che legge sarebbe? Ha molte formulazioni, ma in poche parole dice che le cose calde diventano fredde nel tempo mentre l'energia si diffonde dalle aree dove è maggiormente intensa. Ci dice che se vi preparate un thè, esso non rimarrà caldo per sempre all'interno di una stanza più fredda.
"Questa legge è strettamente correlata alla nozione di freccia del tempo che postula la direzione del tempo a senso unico, dal passato al futuro", afferma il fisico quantistico Gordey Lesovik dell'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca. In un certo senso, con alcune accortezze, infrangerla sarebbe come affermare di poter viaggiare nel tempo.
Se immaginiamo un tavolo da biliardo e zummando guardiamo una singola collisione tra due palle, anche se vista al contrario non noteremmo nulla di strano. Tuttavia, se vedessimo le palle uscire dalle loro buche e riformare la piramide da cui le avevamo fatte partire, questo si che sarebbe stupefacente.
Ora pensiamo agli elettroni. Questi sono come minuscole palle da biliardo, ma anche qualcosa di più. Sono informazioni che occupano uno spazio. I loro parametri sono definiti dalla famosa equazione di Schrödinger, grazie alla quale si determina l'evoluzione temporale dello stato di un sistema (in questo caso, appunto, di un elettrone).
Per semplicità immaginiamo nuovamente il tavolo da biliardo, l'elettrone come una palla e spegniamo la luce. Se lanciamo la palla, dopo un certo tempo, potrà essere in qualsiasi posto del tavolo e avrà una certa velocità che non conosciamo. Tuttavia ci sono alcune zone dove sarà più probabile trovarla.
Se vogliamo sapere dov'è la nostra palla, dovremo afferrarla con la mano, perdendo in questo modo, però, tutta l'informazione sulla sua velocità. Se invece proviamo a sfiorarla cercando di capire a che velocità stia andando, non saremo in grado di determinarne la posizione esatta. Tuttavia se ci concentriamo sul momento in cui la lanciamo la prima volta, qualche istante dopo, siamo sicuri di due cose: si trova ancora vicino a noi e ha una velocità considerevole.
In un certo senso, l'equazione di Schrödinger predice la stessa cosa per le particelle quantistiche. Nel tempo, le possibilità delle posizioni e delle velocità di una particella si espandono.
"Tuttavia, l'equazione di Schrödinger è reversibile", dice lo scienziato dei materiali Valerii Vinokur dell'Argonne National Laboratory negli Stati Uniti. "Matematicamente, significa che sotto una certa trasformazione chiamata coniugazione complessa, l'equazione descriverà un elettrone 'spalmato' che si localizza nuovamente in una piccola regione dello spazio nello stesso periodo di tempo."
Come se la palla da biliardo, invece di perdersi chissà dove al buio sul tavolo, tornasse nella nostra mano.
In teoria, non c'è nulla che impedisca che si verifichi spontaneamente. Però servirebbe fissare 10 miliardi di tavoli da biliardo elettronici ogni secondo e la vita del nostro Universo per vederlo accadere una volta. Diciamo che è improbabile.
Piuttosto che aspettare pazientemente, il team ha usato gli stati indeterminati delle particelle in un computer quantistico (ormai sempre più vicini) come palla da biliardo, e alcune manipolazioni intelligenti del computer come loro 'macchina del tempo'.
Ciascuno di questi stati, o qubit, era organizzato in uno stato semplice che corrispondeva a una mano che teneva la palla. Una volta che il computer quantistico è stato messo in azione, questi stati si sono diffusi in una gamma di possibilità. Modificando certe condizioni nel setup del computer, quelle possibilità erano in realtà limitate, in modo da riavvolgere deliberatamente l'equazione di Schrödinger.
Per testare questo il team ha lanciato di nuovo il set-up, come se prendendo a calci un tavolo da biliardo si vedessero le palline riarrangiarsi nella forma iniziale, la piramide. In circa l'85% delle prove basate su due soli qubit, questo è esattamente quello che è successo.
A livello pratico, gli algoritmi utilizzati per manipolare l'equazione di Schrödinger in 'riavvolgimento' in questo modo potrebbero contribuire a migliorare l'accuratezza dei computer quantistici.
FONTE: Sciencealert.com
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