Kuantum Zaman Akışı Kavramı

Yeni çalışma, kuantum mekaniğinde ileri ve geri hareket eden zaman arasındaki sınırın bulanık olabileceğini gösteriyor.

Bristol, Viyana, Balear Adaları Üniversiteleri ve Kuantum Optik ve Kuantum Bilgi Enstitüsü’nden (IQOQI-Viyana) bir fizikçi ekibi, kuantum sistemlerinin, zamanda hem ileri hem de geri olmak üzere iki zıt zaman oku boyunca eşzamanlı olarak nasıl evrimleşebileceğini gösterdi.

Derginin son sayısında yayınlanan araştırma, İletişim Fiziği, kuantum yasalarının çok önemli bir rol oynadığı bağlamlarda zamanın akışının nasıl anlaşıldığını ve temsil edildiğini yeniden düşünmeyi gerektirir.

Yüzyıllardır filozoflar ve fizikçiler zamanın varlığı üzerinde kafa yoruyorlar. Yine de klasik dünyada, deneyimlerimiz zamanın var olduğu ve devam ettiği konusundaki tüm şüpheleri ortadan kaldırıyor gibi görünüyor. Gerçekten de, doğada süreçler, daha az düzensizlikten daha fazla düzensizliğe doğru kendiliğinden gelişme eğilimindedir ve bu eğilim bir zaman okunu belirlemek için kullanılabilir. Fizikte bu, bir sistemdeki düzensizliğin miktarını tanımlayan fiziksel nicelik olan ‘entropi’ ile tanımlanır.

Gondolcu Zaman Akışlarının Kuantum Süperpozisyonunda Tuzağa Düştü

Zaman akışının kuantum bir süperpozisyonunda sıkışıp kalmış bir gondolcunun sanatsal illüstrasyonu. Kredi:
© Aloop Visual & Science, Viyana Üniversitesi, Avusturya Bilimler Akademisi Kuantum Optiği ve Kuantum Bilgisi Enstitüsü

Dr. Giulia Rubino Bristol ÜniversitesiKuantum Mühendisliği Teknoloji Laboratuvarları (QET laboratuvarları) ve yayının baş yazarı şunları söyledi:

“Eğer bir fenomen büyük miktarda entropi üretiyorsa, zamanın tersine çevrilmesini gözlemlemek o kadar olası değildir ki, esasen imkansız hale gelir. Bununla birlikte, üretilen entropi yeterince küçük olduğunda, bir olgunun doğal olarak gerçekleştiğini görmenin ihmal edilemez bir olasılığı vardır.

“Örnek olarak sabah rutinimizde yaptığımız şeylerin sırasını alabiliriz. Diş macunumuzun diş fırçasından tüpüne geri döndüğünü gösterseydik, şüphesiz günümüzün geri sarılmış bir kaydı olurdu. Bununla birlikte, tüpü nazikçe sıkarsak, diş macununun sadece küçük bir kısmı dışarı çıkarsa, tüpün dekompresyonu tarafından emilerek tüpe yeniden girdiğini gözlemlememiz pek olası olmayacaktır.”

Viyana Üniversitesi’nden Profesör Caslav Brukner ve IQOQI-Viyana liderliğindeki çalışmanın yazarları, bu fikri, tuhaflıklarından biri kuantum süperpozisyon ilkesi olan kuantum alanına uyguladılar. bir kuantum sisteminin her ikisi de mümkündür, o zaman bu sistem aynı anda her iki durumda da olabilir.

“Bu ilkeyi zamanın oklarına kadar genişleterek, bir veya diğer zamansal yönde (diş macununun tüpten çıkması veya tüpe geri dönmesi) gelişen kuantum sistemlerinin kendilerini aynı anda her iki zamansal yön boyunca da evrimleştiğini bulabilir.

“Bu fikir, günlük deneyimlerimize uygulandığında oldukça saçma görünse de, en temel düzeyinde, evrenin yasaları kuantum-mekanik ilkelerine dayanmaktadır. Bu, doğadaki zaman akışlarının bu üst üste binmeleriyle neden hiç karşılaşmadığımız sorusunu akla getiriyor” diyor Dr. Rubino.

Balear Adaları Üniversitesi’nden ortak yazar Dr. Gonzalo Manzano şunları söyledi: “Çalışmamızda, zıt zaman oklarıyla süreçlerin kuantum süperpozisyonunda gelişen bir sistem tarafından üretilen entropiyi ölçtük. Bunun çoğunlukla, sistemin, ikisinin en olası sürecine karşılık gelen, iyi tanımlanmış bir zaman yönüne yansıtılmasıyla sonuçlandığını gördük. Yine de, küçük miktarlarda entropi söz konusu olduğunda (örneğin, dökülen diş macununun tüpe geri emildiğini görebilecek kadar az döküldüğünde), o zaman sistemin ileri ve geri yönde evrimleşmesinin sonuçları fiziksel olarak gözlemlenebilir. aynı anda zamansal yönler.”

Zamanın kendisinin iyi tanımlanmayabileceği temel özelliğinin yanı sıra, çalışmanın kuantum termodinamiğinde pratik sonuçları da var. Alternatif zaman oklarının bir süperpozisyonuna bir kuantum sistemi yerleştirmek, termal makinelerin ve buzdolaplarının performansında avantajlar sağlayabilir.

Rubino şunları söyledi: “Zaman genellikle sürekli artan bir parametre olarak ele alınsa da, çalışmamız kuantum mekanik bağlamlarda akışını yöneten yasaların çok daha karmaşık olduğunu gösteriyor. Bu, kuantum yasalarının çok önemli bir rol oynadığı tüm bağlamlarda bu miktarı temsil etme şeklimizi yeniden düşünmemiz gerektiğini gösterebilir.”

Referans: “Zamanın karşıt oklarıyla termodinamik evrimlerin kuantum süperpozisyonu” 26 Kasım 2021, İletişim Fiziği.
DOI: 10.1038 / s42005-021-00759-1

Bu araştırma Royal Society, Avrupa Birliği’nin Horizon 2020 araştırma ve yenilik programı, Avusturya Bilim Fonu (FWF), Avrupa Komisyonu, Temel Sorular Enstitüsü (FQXi) ve John Templeton Vakfı tarafından finanse edildi.

Üniversitenin bu araştırmaya dahil olan Araştırma Enstitüleri, Bristol Üniversitesi’ndeki Kuantum Mühendisliği Teknoloji Laboratuvarları (QETLabs), Viyana Üniversitesi Universitat Illes Balears’daki Disiplinler Arası Fizik ve Kompleks Sistemler Enstitüsü (IFISC) UIB-CSIC’dir. ve Viyana’daki Kuantum Optik ve Kuantum Bilgi Enstitüsü.





#Kuantum #Aleminde #Zaman #Bile #Beklediğiniz #Gibi #Akmıyor