量子位是量子电脑中最小的信息单位,研究人员利用电子和神奇的量子力学

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中国记录通讯社消息
据英国《独立报》网站3月13日报道,这一进展也标志着我们对量子计算机的认识取得了重大进展,研究人员利用电子和神奇的量子力学,在实验中实现了时间倒流,这就如同让一桌被打乱的台球重新回到三角框里。

研究人员以量子位运作的量子电脑,令一个打散的电子复位。

所有人都能从这台量子计算机上目睹这一现象,仿佛时间出现逆转。

科幻电影中常见的时光倒流情节,至今仍是人类的幻想。但一个由俄罗斯等多国科家组成的团队,早前挑战热力学第二定律“宇宙中一切都倾向衰变”的理论,在实验室利用量子电脑,成功令打乱的电子位自动回复到本来的状态。虽然倒回的时间不足一秒,但已初步实现“时光倒流”。

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莫斯科物理科学与技术学院量子信息物理实验室的首席研究员列绍域克(Gordey
Lesovik),与美国及瑞士的研究人员,共同建立一个以“量子位”运作的电脑。量子位是量子电脑中最小的信息单位,由“1”和“0”或两者混合组成,可储存在电子上。

莫斯科理工学院的研究人员预计,这项技术将继续改进,随着时间的推移会变得更加可靠和精确。瑞士和美国的研究人员也参与了这项工作。

研究人员利用该电脑将一个电子打散,直至其动能消耗殆尽,他们在过程中计算及观察到,电子可自动回复到本来的10亿分之一秒状态。实验发现,当电脑运作涵盖2个量子位时,电子复位的成功率高达85%,但若涵盖3个量子位,由于运算过程变得复杂,成功率会降至只有50%。

这项研究的主持者、莫斯科理工学院量子信息物理学实验室负责人戈尔杰·列索维克博士说:“我们人为创造了一种状态,让它朝着与热力学时间箭头相反的方向发展。”

不过列绍域克在研究报告中指出,除非是利用超级系统(supersystem)进行试验,即是以量子电脑控制一切因素,否则在一般情况下,物体不太可能主动“倒流时光”。

研究论文已发表在英国《科学报告》杂志上。科学家们在文章中所描述的“时间机器”,是一台由电子“量子比特”组成的初级量子计算机。

量子比特是一个信息单位,可用“1”、“0”或“1”和“0”的叠加状态来描述。

在实验中,科学家启动了一个“进化程序”,它会引起量子比特向越来越复杂的“0”和“1”叠加模式变化。

在这一过程中,秩序被打乱,就像台球被球杆击中,四下散开一样。但接下来的另一个程序对量子计算机的状态进行了修改,使其从混乱重新变回有序。这意味着量子比特的状态回到了原来的起点。

大多数物理学定律对于未来和过去是双向适用的。例如,如果你看到一段视频,视频中一个台球撞向另一个台球,然后你把这段视频倒放,那么,它所显示的物理学过程同样讲得通,从物理学的角度来看,运动方向没有对错之分。

但宇宙中的确有一条定律只能以一个方向存在,那就是热力学第二定律,它描述的是从有序状态到无序状态的进展。

例如,如果你看到一段视频,有人把排成正三角形的一组台球打散了,那么,把这段视频倒放着看,显然会让人觉得不合理。

这项新的实验就像是给了台球桌一个经过完美计算的推力,让台球滚回到一个有序的金字塔状态。

科学家们发现,仅用两个量子比特实现“时间倒流”的成功率为85%;而使用三个量子比特则会出现较多错误,成功率只有50%。

参与实验的研究人员说,随着研究设备日益先进,错误率有望下降。

科学家们指出,这一实验对量子计算机的发展具有应用价值。

列索维克说:“我们可以用它来更新算法,测试为量子计算机编写的程序,以及消除噪音和错误。”

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