Computador Quântico Alcança Reversão Temporal, Desafiando Termodinâmica

Estado Quântico Move-se Contra a Seta Termodinâmica do Tempo

Pesquisadores russos (Moscow Institute of Physics and Technology) criaram estado quântico que se move na direção oposta à seta termodinâmica do tempo. Demonstrado em computador quântico de 2 e 3 qubits. Pode tornar computadores quânticos mais precisos, reduzindo erros e ruído.

O Problema da Irreversibilidade

Como irreversibilidade emerge de leis da física simétricas no tempo? Na mecânica estatística clássica, ligado à 2ª lei da termodinâmica: entropia em sistema fechado aumenta quando energia muda de forma ou matéria move-se livremente.

2018: mesma equipe violou 2ª lei via dispositivo "demônio de Maxwell". Agora: abordagem diferente — estado quântico que evolui para trás no tempo.

Probabilidade de elétron no vácuo viajar instintivamente ao passado recente: observando 10 bilhões de elétrons recém-localizados/seg durante toda vida do universo → evolução reversa apenas uma vez. E não mais que nanossegundo. Por isso não observamos reversão temporal: exigiria número astronômico de partículas em escalas de tempo vastas.

Experimento de 4 Estágios

1. Ordem: Cada qubit em estado fundamental (zero).
2. Degradação: "Programa de evolução" muda estados para 0, 1 ou superposição.
3. Reversão temporal: Algoritmo único muda computador quântico para mover-se em direção reversa, do caos à ordem.
4. Regeneração: Programa de evolução roda novamente → rewinda estados dos qubits ao passado.

Resultados: 2 qubits → estado inicial em 85% dos casos. 3 qubits → mais erros, 50% sucesso. Erros por defeitos no hardware quântico atual. Taxa de erro deve cair com técnicas mais avançadas.

Futuro: Testes de Software Quântico

Algoritmo de reversão temporal pode desenvolver computadores quânticos mais precisos. Futuro: modificado para testar software quântico e reduzir erros/ruido. Esquemas atuais usam O(N) portas elementares; questão aberta: possível algoritmo quântico que faça reversão temporal mais eficientemente?

Referência: arXiv:1712.10057 | MIPT