समय एक दिशा में जाता है: आगे। छोटे लड़के बूढ़े हो जाते हैं लेकिन इसके विपरीत नहीं; चायपत्ती चकनाचूर हो जाती है लेकिन कभी भी अनायास नहीं मिलती है। ब्रह्मांड की यह क्रूर और अपरिवर्तनीय संपत्ति, जिसे "समय का तीर" कहा जाता है, मौलिक रूप से ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे कानून का एक परिणाम है, जो बताता है कि सिस्टम हमेशा समय के साथ अधिक अव्यवस्थित हो जाएगा। लेकिन हाल ही में, अमेरिका और रूस के शोधकर्ताओं ने उस तीर को थोड़ा सा झुका दिया है - कम से कम उप-परमाणु कणों के लिए।
जर्नल साइंटिफिक रिपोर्ट्स में मंगलवार (मार्च 12) को प्रकाशित नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने दो क्वांटम कणों से बने एक बहुत छोटे क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करके समय के तीर को हेरफेर किया, जिसे क्वैब्स के रूप में जाना जाता है, जिसने गणना की।
उप-परमाणु पैमाने पर, जहां क्वांटम यांत्रिकी के विषम नियम बोलबाला रखते हैं, भौतिक विज्ञानी एक गणितीय निर्माण के माध्यम से सिस्टम की स्थिति का वर्णन करते हैं जिसे तरंग फ़ंक्शन कहा जाता है। यह फ़ंक्शन उन सभी संभावित राज्यों की अभिव्यक्ति है जो सिस्टम में हो सकते हैं - यहां तक कि, एक कण के मामले में, सभी संभावित स्थान जो इसमें हो सकते हैं - और सिस्टम की संभावना किसी भी समय उन राज्यों में हो सकती है। । आम तौर पर, जैसे-जैसे समय बीतता है, वेव फंक्शन फैलते हैं; यदि आप 5 मिनट प्रतीक्षा करते हैं तो एक घंटे तक प्रतीक्षा करने पर किसी कण का संभावित स्थान दूर हो सकता है।
लहर समारोह के प्रसार को कम करने के लिए बोतल में गिरा दूध डालने की कोशिश कर रहा है। लेकिन ठीक ऐसा ही शोधकर्ताओं ने इस नए प्रयोग में किया।
"इलिनोइस में आर्गोनो नेशनल लेबोरेटरी के भौतिक विज्ञानी प्रमुख शोधकर्ता वेलेरी विनकुर कहते हैं," मूल रूप से अपने आप ऐसा होने का कोई मौका नहीं है। "यह उस कहावत की तरह है, जहां यदि आप एक बंदर को टाइपराइटर और बहुत समय देते हैं, तो वह शेक्सपियर लिख सकता है।" दूसरे शब्दों में, यह तकनीकी रूप से संभव है लेकिन इतनी संभावना नहीं है कि यह असंभव भी हो।
वैज्ञानिकों ने अनिवार्य रूप से असंभव कैसे बना दिया? प्रयोग को ध्यान से नियंत्रित करके।
सिडनी विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर स्टीफन बार्टलेट ने लाइव साइंस को बताया, "वास्तव में एक चाय के टूटे हुए टुकड़े को एक साथ लाने के लिए आपको बहुत नियंत्रण की आवश्यकता है।" बार्टलेट अध्ययन में शामिल नहीं था। "ऐसा करने के लिए आपके पास सिस्टम पर बहुत अधिक नियंत्रण होना चाहिए ... और एक क्वांटम कंप्यूटर एक ऐसी चीज है जो हमें एक सिम्युलेटेड क्वांटम सिस्टम पर भारी मात्रा में नियंत्रण प्रदान करता है।"
शोधकर्ताओं ने एक एकल कण का अनुकरण करने के लिए एक क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग किया, इसका तरंग कार्य समय के साथ एक तालाब में लहर की तरह फैल गया। फिर, उन्होंने क्वांटम कंप्यूटर में एक एल्गोरिथ्म लिखा, जिसने तरंग फ़ंक्शन के हर एक घटक के समय के विकास को उलट दिया, अनिवार्य रूप से उस तरंग को उस कण में वापस खींच लिया जिसने इसे बनाया था। उन्होंने ब्रह्मांड में कहीं भी एंट्रोपी, या विकार बढ़ाने के बिना इस उपलब्धि को पूरा किया, समय के तीर को टालते हुए।
क्या इसका मतलब यह है कि शोधकर्ताओं ने टाइम मशीन बनाई है? क्या उन्होंने भौतिकी के नियमों का उल्लंघन किया? जवाब उन दोनों सवालों का नहीं है। उष्मागतिकी का दूसरा नियम कहता है कि ब्रह्मांड के क्रम में समय के साथ कमी आनी चाहिए लेकिन ऐसा नहीं है कि यह बहुत ही विशेष मामलों में कभी नहीं रह सकता है। और यह प्रयोग काफी छोटा, काफी छोटा और इतना नियंत्रित था कि ब्रह्मांड को न तो ऊर्जा मिली और न ही ऊर्जा।
"तालाब पर लहरें भेजने के लिए यह बहुत ही जटिल और जटिल है" एक बार जब वे बनाए जाते हैं, तो विनोकुर ने कहा, "लेकिन हमने देखा कि क्वांटम दुनिया में यह बहुत सरल मामले में संभव था।" दूसरे शब्दों में, यह संभव था जब उन्होंने क्वांटम कंप्यूटर द्वारा दिए गए नियंत्रण का उपयोग समय के प्रभाव में किया।
कार्यक्रम चलाने के बाद, सिस्टम 85 प्रतिशत समय में अपने मूल राज्य में वापस चला गया। हालाँकि, जब एक तीसरी qubit पेश की गई थी, तब यह प्रयोग केवल 50 प्रतिशत समय तक ही सफल हो पाया था। शोधकर्ताओं ने कहा कि तीसरी कक्षा के साथ प्रणाली की जटिलता बहुत अधिक बढ़ गई है, जिससे क्वांटम कंप्यूटर के लिए सिस्टम के सभी पहलुओं पर नियंत्रण बनाए रखना कठिन हो गया है। उस नियंत्रण के बिना, एन्ट्रॉपी को जांच में नहीं रखा जा सकता है, और समय उलट इसलिए अपूर्ण है। फिर भी, वे अपने अगले चरणों के लिए बड़े सिस्टम और बड़े क्वांटम कंप्यूटर का लक्ष्य रखते हैं, विनोकुर ने लाइव साइंस को बताया।
अध्ययन में शामिल नहीं थे, न्यू हैम्पशायर के डार्टमाउथ कॉलेज में भौतिकी के प्रोफेसर जेम्स व्हिटफील्ड ने कहा, "काम भौतिक विज्ञान की नींव में एक अच्छा योगदान है।" "यह हमें याद दिलाता है कि क्वांटम कंप्यूटिंग के सभी अनुप्रयोगों को दिलचस्प होने के लिए अनुप्रयोग-उन्मुख होना चाहिए।"
"यह ठीक है कि हम क्वांटम कंप्यूटर क्यों बना रहे हैं," बार्टलेट ने कहा। "यह एक प्रदर्शन है कि क्वांटम कंप्यूटर हमें उन चीजों को अनुकरण करने की अनुमति दे सकते हैं जो वास्तविक दुनिया में नहीं होनी चाहिए।"
