De tweede wet van de thermodynamica zegt dat eender welk systeem in de natuur steeds evolueert naar een staat van meer wanorde. Kijk maar naar de opening van een potje biljard. De witte bal tikt de rode ballen aan, waardoor de ordelijke schikking verdwijnt en de ballen alle kanten uitrollen. Op basis van die tweede wet stellen fysici – en andere wetenschappers – dat de pijl van de tijd maar in één richting wijst, namelijk die van toenemende wanorde.
Maar in de kwantummechanica kunnen materiedeeltjes wel terug in de tijd reizen, zij het heel kort (enkele tienden van een seconde). De golfvergelijking van Schrödinger, die zowel het gedrag van licht- als materiedeeltjes bepaalt, geeft als resultaat geen exacte waarden voor locaties en snelheden, maar waarschijnlijkheden als een ‘wolk’ in de tijdruimte rondom een deeltje meereist. De vergelijking sluit niet uit dat een stukje van deze wolk zich achter een vrij elektron bevindt dat doorheen de lege, interstellaire ruimte vliegt. Kortom, er is een zekere waarschijnlijkheid dat het elektron dus een stapje terug in de tijdruimte maakt.
Een team van Amerikaanse, Russische en Zwitserse fysici¹ heeft berekend hoe groot de kans is om zo’n elektron ‘in achteruit’ te betrappen. Die blijkt niet groot: je moet al een miljard vrije elektronen langer dan 13 miljard jaar – ongeveer de ouderdom van het universum – volgen om deze bijzondere deeltjestoestand waar te nemen.
Dat zit er dus niet in. Maar via een omweg hebben de onderzoekers het bijzondere fenomeen wel kunnen gadeslaan – en daarmee bewezen dat het niet alleen in theorie bestaat. Met een klein aantal qubits, de bouwstenen en rekeneenheden van de kwantumcomputer, realiseerden ze een overgang van wanorde naar orde, dus tegengesteld aan het normale verloop van de tijd. Ze brachten de mini-kwantumcomputer dus in een toestand van vóór de initiële begintoestand.
Volgens de onderzoekers kan het bizarre experiment zelfs praktisch nut hebben. Door qubits ‘terug te laten rekenen’ zouden ze rekenfouten en andere problemen in kwantumcomputers kunnen helpen oplossen.
Noten
Gordey Lesovik, MIPT, Moskou in Scientific Reports
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.