Theo Daily Mail, các nhà khoa học Nga đã đạt được kết quả tương đương với với việc chế tạo một ''cỗ máy thời gian'', bằng cách mà họ gọi là "phân tán các electron đi ngược với dòng thời gian".
Nhóm đã nghiên cứu những hạt electron trong cơ học lượng tử và đạt được kết quả khiến cho các hạt tự sắp xếp lại trật tự ban đầu sau khi phân rã.
Nhóm nghiên cứu đến từ Phòng thí nghiệm Vật lý của Viện Vật lý và Công nghệ Moscow (MIPT) còn cho hay họ đã thành công trong việc làm ngược lại định luật thứ hai của nhiệt động lực học.
Bước đầu cho khát vọng quay ngược thời gian
Quá trình đi ngược thời gian này trải qua 4 giai đoạn. Để hình dung, 4 giai đoạn của thí nghiệm lượng tử trên electron cũng giống như các quả bóng bi-da trên bàn, một khi đã đánh tán loạn, trạng thái sắp xếp ban đầu là không thể đạt được nữa do năng lượng của toàn hệ chỉ có thể tăng chứ không giảm.
Để quay trở lại trạng thái ban đầu, chỉ có một cách duy nhất là “đi ngược thời gian”, vào thời điểm tổng năng lượng toàn hệ chưa tăng lên.
Đây chính là vấn đề mà nhánh khoa học vật lý chuyên nghiên cứu về dòng thời gian và hoạt động của vật chất trong dòng thời gian đó tìm cách giải quyết.
 |
| 4 giai đoạn của thí nghiệm lượng tử trên electron. Kết quả cho thấy các hạt electron, như các quả bóng bi-da trên bàn trong thí nghiệm đã tự đi ngược lại và hình thành trạng thái tam giác ban đầu. Ảnh: Daily Mail. |
Đối với những ai đang quan sát từ bên ngoài, tất cả giống như một cuộn phim quay ngược. “Chúng tôi đã tạo ra một trạng thái nhân tạo ngược lại với định luật nhiệt động thứ 2 về năng lượng của không gian đóng”, Tiến sĩ Gordey Lesovik, lãnh đạo phòng thí nghiệm vật lý thông tin lượng tử cho biết.
Tạp chí Báo cáo Khoa học miêu tả thí nghiệm được thực hiện bởi một máy tính lượng tử thô sơ, hình thành nhờ các qubits (tương tự với bit trong máy tính, máy tính lượng tử sử dụng các quantum-bit).
Mỗi một qubit cũng giống như bit, diễn tả 2 trạng thái 1 hoặc 0, tuy nhiên nó còn có một “siêu trạng thái” phức tạp, cho phép thay đổi giá trị liên tục giữa 2 con số trên.
Trong suốt thí nghiệm, trạng thái năng lượng thấp bị phá vỡ, tương tự như các quả bóng bi-da chạy tán loạn. Nếu bàn bi-da không có ma sát, chúng sẽ liên tục di chuyển mà không bao giờ trở lại trạng thái ban đầu. Nói cách khác, trạng thái tĩnh chỉ có thể xuất hiện nếu các quả bida “đi ngược thời gian”.
Dù chưa thể nói con người đã thành công trong việc đi ngược thời gian, thí nghiệm cho thấy rõ ràng các hạt đã được đưa lại trạng thái tĩnh trước đó.
 |
| Dù chưa thể nói con người đã thành công trong việc đi ngược thời gian, thí nghiệm cho thấy rõ ràng các hạt đã được đưa lại trạng thái tĩnh trước đó. "Máy thời gian" có thể thành hiện thực trong tương lai. Ảnh: Evening Standard. |
Trạng thái của các qubits trong máy tính đã trở lại thời điểm xuất phát. Các nhà khoa học khám phá ra rằng với 2 qubits, khả năng “đảo ngược thời gian” thành công là tới 85%, trong khi đó 3 qubits chỉ có khả năng thành công 50%.
Thí nghiệm này có ứng dụng thực tiễn trong việc phát triển các máy tính lượng tử. Theo các nhà khoa học, thuật toán được áp dụng sẽ cần phải nâng cấp, "nhưng nó sẽ khiến cho các lỗi và nhiễu vốn tồn tại rất nhiều trong những máy tính lượng tử hiện tại “hoàn toàn bị triệt tiêu”", Tiến sĩ Lesovik cho biết.
Máy tính lượng tử là gì?
Máy tính lượng tử khác với máy tính điện tử ở chỗ các vi mạch của nó không chỉ có 2 trạng thái “bật” hay “tắt”, mà còn có một trạng thái ở giữa. Nghe có vẻ khó hiểu, nhưng đối với các quy luật lượng tử, điều này là phù hợp với các định luật con người đã tìm ra đối với các hạt.
Ở cấp độ vi mô, vật chất hoạt động rất khác với vĩ mô. Một hạt có thể là sóng, cũng có thể là hạt, và luôn tồn tại trạng thái lưỡng tính. Cơ học lượng tử cho phép các hạt siêu nhỏ tồn tại trong nhiều trạng thái cùng một lúc để thực hiện các phép tính toán.
 |
| Hình ảnh kính hiển vi sử dụng hiệu ứng đường hầm cho thấy một quantum bit làm từ nguyên tử phốt pho được lắp đặt trên nền silicon, các nhà khoa học đã tìm được cách để các qubits như vậy trao đổi thông tin với nhau. Ảnh: University of New South Wales. |
Hãy hình dung khi tung một đồng xu, lúc đồng xu còn ở trên không trung, không thể nói là nó sẽ xuất hiện mặt sấp hay ngửa. Ta chỉ biết chắc chỉ khi đồng xu chạm đất.
Máy tính hiện đại dựa trên các trạng thái sấp hay ngửa của đồng xu, còn máy tính lượng tử dựa trên cả trạng thái trên không của đồng xu, do vậy với nhiều trạng thái diễn tả hơn, 1 qubit sẽ mang nhiều thông tin hơn 1 bit.
Google, IBM và Intel là những ông lớn trong làng công nghệ đang rất cố gắng để hoàn thiện công nghệ này.
