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顛覆熱力學第二定律!物理學家用 IBM 量子電腦讓「時間倒回」了 https://buzzorange.com/techorange/2019/03/14/time-reverse-quantum/ 你相信時間可以倒轉嗎?日前一份科學期刊上的報告指出,莫斯科、美國、紐西蘭研究團 隊成功讓「電子」在被打亂後自動回到被打亂前的情況。也就是說,電子的時間被倒轉了 。 熱力學的第二定律受到挑戰,這實驗怎麼執行? 實驗是這樣操作的。首先,研究人員標記電子於環境內的位置,以確保實驗後能檢查電子 歸位情形。之後,電子會被一股力量打散,他們會依照熱力學的原理開始移動直到動能耗 盡,拿研究人員類比的例子來說,就是三角形的撞球群被白球打散了。接下來就是重點了 ,研究人員會更改量子電腦的特性,要求電子回到原本的位置與狀態,就好像電影裡時光 回溯一樣。最後在進行第二輪測試,再次將電子打散,讓他們回到歸位前的位置。 報告發布後不到一天就引來海外學者大肆討論,因為實驗本身直接挑戰了熱力學的第二定 律,也就是熱力傳播過程的不可逆特性。以打水漂為例,當人把手中的石頭往水上丟,石 頭會往施力方向前進打出多個漣漪,絕對不會中途停止轉回你的手上。而這場量子實驗做 到的就是讓扔出去的石頭,在量子電腦控制的環境下,從水面依照原先經過的順序回到你 的手掌上。 http://tinyurl.com/y2rfy89j 不到一秒的時間倒回,是量子電腦的一大步 然而,因為量子電腦一個位元同時可以是 0 或是 1 個特性,目前只有量子電腦有辦法成 功完成時光倒轉的實驗。研究團隊在報告中寫到,除非是透過超級系統控制環境( Supersystem,即透過量子電腦控制各種因素),不然在普通情況下,物體不太可能主動 的做到時光倒轉。 研究結果更指出,當實驗只涵蓋 2 個量子位元(Qubit),時光倒回的成功率高達 85%, 但當涵蓋 3 個量子位元,複雜度提高便讓成功度降低至 50%。且實驗目前只能倒回不出 1 秒的現實。 聽到這,你還覺得時光儀器是個遙不可及的夢想嗎?就算近期內技術無法成熟,因為時間 回溯的實驗,我們對量子電腦的技術應用又更近一步了! https://www.nature.com/articles/s41598-019-40765-6 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 123.195.172.178 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1552661299.A.644.html
wohtp: 考慮牛頓力學,一顆粒子不受力以等速前進,撞牆之後以同樣 03/16 11:16
wohtp: 速率回頭,這也是time reversal 03/16 11:16
wohtp: 這個實驗做的跟以上例子不一樣嗎? 03/16 11:17
keyesleo: 時間如果能倒回,那麼時間算符就要被視為一個物理觀測 03/17 00:49
keyesleo: 量了,量子力學就要重新讀了 03/17 00:49
saltlake: 電子回到先前位置可以理解,啥叫恢復先前"狀態"? 03/17 11:19
wohtp: 先前的量子態state 03/17 14:17
saltlake: 恢復到原先的位置和量子態,和"時間倒回"的關聯是? 03/17 21:43
jjvh: 量力的計算不是乘上時間算符然後波會越來越寬,而這個是會變 03/17 22:13
jjvh: 寬然後又聚回來,而且聚回來的過程好像沒有輸入功 03/17 22:13
jjvh: 從熱力來看,就是亂度在不輸入功的情況下變小了,就如同時間 03/17 22:15
jjvh: 回溯 03/17 22:15
saltlake: "好像"沒有輸入功 <- 到底有還是無? 03/18 03:58
sunev: 熱力學不是本來就在巨觀才成立,在微觀被違反很奇怪嗎? 03/18 04:07
jjvh: 原文圖1,經過t時間後高斯波變寬,而後再經過t時間的自由發 03/18 13:51
jjvh: 展,又變回本來的高斯波,只是強度變成本來的86%。從量力的 03/18 13:51
jjvh: 課本計算,高斯波乘上時間算符是只會越來越寬。 03/18 13:51
KBmax: 熱力學基本定律即使是微觀也成立,否則粒子的衰變也不用討 03/19 12:05
KBmax: 論穩定粒子跟不穩定粒子了 03/19 12:05
KBmax: 雖然能量傾向最小化這件事好像也不太說是熱力學結果 03/19 12:09
sunev: 熱力學的巨觀是指state或是粒子的數目,粒子衰變牽涉到無數 03/19 13:30
sunev: photon state,不然excited state是可以持續到世界末日沒錯 03/19 13:30
sunev: 「熵固定能量最小」和「能量固定熵最大」加上「熵對能量是 03/19 13:32
sunev: 遞增函數」是同一件事。 03/19 13:32
wohtp: 微觀系統沒有熱力學這回事,粒子衰變也不干熱力學的毛啊, 03/19 16:12
wohtp: 整件事完全用零溫QM就可以解決的。 03/19 16:13
wohtp: 除非你要把粒子跟heat bath放一起...那就不是微觀問題啦, 03/19 16:14
wohtp: 你有一個大得不能再大的heat bath耶。 03/19 16:14