Im Quantencomputer: Forschern gelingt die Umkehrung der Zeit

Die meisten Gesetze in der Physik funktionieren sowohl vorwärts als auch rückwärts. Eine wichtige Ausnahme stellt allerdings der zweite Satz der Thermodynamik dar. Dieser besagt, dass in einem geschlossenen System die Unordnung immer weiter zunimmt. Eng damit verknüpft ist das Konzept des Zeitpfeils. Demzufolge verläuft die Zeit immer nur in eine Richtung: Von der Vergangenheit in die Zukunft. Ein Beispiel dafür dürfte jeder schon einmal in der eigenen Küche erlebt haben. Eine Tasse, die auf den Boden fällt, zerspringt in ihre Einzelteile. Der umgekehrte Weg ist aber nicht möglich. Es lohnt sich also nicht, die Scherben liegen zu lassen: Sie werden sich nicht von alleine wieder zusammensetzen.

Die Qbits im Quantencomputer haben drei Zustände

Zumindest in einem Quantencomputer ist es Gordey Lesovik vom Moskauer Institut für Physik und Technologie und seinem Team nun aber gelungen, die Zeit tatsächlich umzukehren. Genutzt wurde dafür der per Cloud nutzbare Quantencomputer für kommerzielle Zwecke von IBM. Die Einheiten innerhalb des Rechners werden als Qbits bezeichnet. Deren Zustand lässt sich als „eins“, „null“ oder einer dritte Form der Überlagerung beschreiben. Im Zuge des Experiments wurden die Qbits zunächst alle auf „null“ gestellt. Anschließend folgte die Entwicklung zunächst den Gegebenheiten der Thermodynamik: Die Qbits nahmen zufällige Zustände von „null“ oder „eins“ an. Die Unordnung vergrößerte sich also. Ein spezielles Programm, das auf Schrödingers komplexer Konjugation beruht, sorgte dann aber dafür, dass die Entwicklung umgekehrt verlief.

Noch ist die Fehlerrate vergleichsweise hoch

Die Unordnung verringerte sich also wieder und die Qbits nahmen den Ausgangszustand ein. Oder um im Bild mit der Tasse zu bleiben: Die Einzelteile setzten sich tatsächlich wieder zusammen. Bei Systemen mit zwei Qbits funktionierte der Trick in 85 Prozent der Fälle. Bei drei Qbits traten hingegen schon häufiger Fehler auf. Auch hier konnte aber in der Hälfte der Fälle eine Umkehrung des Zeitstrahls erreicht werden. Die Forscher gehen zudem davon aus, dass die Weiterentwicklung in Sachen Quantencomputer auch die Zahl der Fehler senken wird. Umgekehrt gilt zudem: Die jetzt gemachte Entdeckung hilft, die Funktionsweise der Quantencomputer besser zu verstehen – und könnte so wiederum zu deren Weiterentwicklung beitragen.

Via: Phys.org