Con un esperimento che ha dell’incredibile e sembra sfidare le leggi fondamentali della fisica, un gruppo di scienziati è riuscito a invertire la direzione del tempo utilizzando un computer quantistico. Questa scoperta potrebbe non solo alterare radicalmente la nostra comprensione dei processi che governano l’universo, ma rappresenta anche un significativo passo avanti nella comprensione e nello sviluppo dei computer quantistici, una tecnologia che promette di rivoluzionare il modo in cui elaboriamo le informazioni.
Il processo di inversione del tempo
Gli scienziati del Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT), con il sostegno di colleghi svizzeri e americani, hanno messo in scena un esperimento senza precedenti, un vero e proprio tour de force scientifico. L’obiettivo era ambizioso: manipolare il tempo attraverso l’uso di elettroni e i misteriosi principi della meccanica quantistica, una branca della fisica che studia il comportamento della materia e dell’energia a livelli subatomici.
Nell’esperimento, gli scienziati hanno utilizzato un computer quantistico e creato una condizione in cui il tempo, un concetto che percepiamo come unidirezionale e immutabile, sembrava muoversi all’indietro. Questo fenomeno è stato paragonato a vedere un gruppo di palle da biliardo rotte ritornare spontaneamente alla loro formazione originale, un evento che nella vita quotidiana appare come impossibile.
La manipolazione del tempo è stata ottenuta attraverso l’implementazione di un programma di evoluzione che ha indotto i qubit (spieghiamo fra poco cosa sono) a modificare i loro stati in un pattern sempre più complesso, simulando la perdita di ordine che si verifica in natura, come quando le palle da biliardo vengono colpite e disperse sul tavolo.
Cosa sono i qubit?
Un qubit è l’unità base di informazione quantistica, un po’ come il bit è l’unità base di informazione per i computer classici che usiamo tutti i giorni. Mentre un bit può essere o 0 o 1, un qubit può essere 0, 1, o entrambi contemporaneamente, grazie a un fenomeno chiamato “sovrapposizione quantistica“. Questa capacità di essere in più stati contemporaneamente permette ai computer quantistici di processare molte informazioni allo stesso tempo, rendendoli potenzialmente molto più potenti dei computer classici.
Immaginate di avere una moneta. Un bit, l’unità base di informazione per i computer classici, è come se poteste vedere la moneta solo in due stati: testa (che rappresenterebbe lo 0) o croce (che rappresenterebbe l’1). Non c’è via di mezzo; è o l’una o l’altra.
Ora, immaginate che la moneta sia un qubit, l’unità base di informazione per i computer quantistici. In questo caso, non vedreste la moneta solo in posizione di testa o croce, ma potreste vederla anche mentre sta girando. Mentre gira, la moneta è in una sorta di stato “misto” in cui è sia testa che croce allo stesso tempo, grazie al fenomeno della sovrapposizione quantistica. Ecco, questo stato “misto” rappresenta la capacità del qubit di essere in più stati contemporaneamente.
Quindi, mentre un computer classico vede la moneta solo come testa o croce (0 o 1), un computer quantistico può vedere la moneta in tutti gli stati intermedi mentre gira (0, 1, e entrambi contemporaneamente). Questo permette ai computer quantistici di processare una quantità di informazioni incredibilmente maggiore rispetto ai computer classici, rendendoli potenzialmente rivoluzionari per il futuro del calcolo e dell’elaborazione delle informazioni.
Simmetria temporale e la Seconda Legge della Termodinamica
Ma ora torniamo a noi. Le leggi della fisica, nella loro stragrande maggioranza, sono costruite in modo da essere simmetriche nel tempo. Questo significa che i processi fisici dovrebbero, in teoria, comportarsi allo stesso modo sia che il tempo si muova nel futuro che nel passato. È come se guardassimo un film al contrario: le leggi della fisica permetterebbero che ciò che vediamo sia plausibile, anche se non sempre intuitivo.
Tuttavia, c’è una legge fondamentale che sembra rompere questa simmetria temporale: la Seconda Legge della Termodinamica. Questa legge afferma che, in un sistema isolato, l’entropia, o il grado di disordine, tende sempre ad aumentare, descrivendo così una progressione irreversibile dall’ordine al disordine. Questo principio impone un senso unidirezionale al tempo, facendoci percepire il tempo come qualcosa che fluisce inesorabilmente dal passato al futuro, dalla struttura al caos.
È la ragione per cui il tempo sembra scorrere in una sola direzione, perché vediamo il ghiaccio fondersi ma non riformarsi spontaneamente, perché vediamo le qualcosa rompersi ma non ricomporsi. È una legge che sembra definire il concetto stesso di tempo, legandolo intrinsecamente al concetto di ordine e disordine.
L’esperimento condotto dagli scienziati del MIPT ha messo in discussione questa percezione unidirezionale del tempo, dimostrando che, in certe condizioni controllate è possibile invertire il senso apparentemente fisso del tempo. Hanno mostrato che un sistema può tornare dallo stato di disordine a quello di ordine, sfidando la concezione tradizionale dell’irreversibilità temporale.
Conosciamo davvero le leggi base dell’Universo?
Questo risultato non solo sfida le nostre intuizioni di base sul tempo, ma apre anche nuove possibilità di ricerca. Se il tempo può essere invertito in un sistema quantistico, quali sono le implicazioni per la nostra comprensione dell’universo? Potrebbe esistere un modo per manipolare il tempo su scale più grandi? E quali potrebbero essere le applicazioni pratiche di una tale scoperta?
Chiaro è che i computer quantistici sono ancora lontani da essere utilizzati nella maniera che vogliamo noi, al fine di scoprire cose che ancora non hanno una risposta. Tuttavia, questo studio (sebbene del 2019) dimostra che non tutto quello che conosciamo risponde alle leggi della logica e per quanto si tratti di scienza, si può sempre confutare una tesi che ha centinaia di anni.
Fonte | Arrow of Time and its Reversal on IBM Quantum Computer
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