由布里斯托大学制作
艺术插图的船夫被困在量子叠加的时间流
学分:奥地利科学院量子光学和量子信息研究所，维也纳大学，Aloop视觉与科学 布里斯托尔大学、维也纳大学、巴利阿里群岛大学和量子光学与量子信息研究所(IQOQI-维也纳)的一组物理学家展示了量子系统是如何沿着两个相反的时间箭头同时进化的——在时间上是向前的，也是向后的
这项发表在最新一期《通信物理学》上的研究，需要重新思考在量子定律发挥关键作用的背景下，如何理解和表现时间的流动
几个世纪以来，哲学家和物理学家一直在思考时间的存在
然而，在古典世界里，我们的经验似乎消除了时间存在和延续的任何疑问
事实上，在自然界中，过程往往会自发地从无序程度较低的状态进化到无序程度较高的状态，这种倾向可以用来识别时间的箭头
在物理学中，这是用“熵”来描述的，熵是定义系统中无序程度的物理量
博士；医生
布里斯托尔大学量子工程技术实验室(QET实验室)的朱利亚·鲁比诺是该出版物的主要作者，她说: “如果一个现象产生大量的熵，观察它的时间反转是如此不可能，以至于基本上不可能
然而，当产生的熵足够小时，就有不可忽略的概率看到现象的时间反转自然发生
“我们可以以早上例行公事中的一系列事情为例
如果我们看到我们的牙膏从牙刷回到牙膏管，毫无疑问，这是我们一天的倒带记录
然而，如果我们轻轻挤压管子，使得只有一小部分牙膏流出，那么就不太可能观察到它重新进入管子，被管子的减压吸入
" 该研究的作者在维也纳大学和IQOQI-维也纳大学的卡斯拉夫·布鲁克纳教授的领导下，将这一思想应用于量子领域，其特点之一是量子叠加原理，根据该原理，如果一个量子系统的两个状态都是可能的，那么该系统也可以同时处于两个状态
“将这一原理扩展到时间的箭头，它导致量子系统在一个或另一个时间方向上进化(牙膏从管子中出来或回到管子中)，也可以发现它们同时在两个时间方向上进化
“尽管这个想法在应用于我们的日常经验时似乎相当荒谬，但从最基本的层面来看，宇宙定律是基于量子力学原理的
这就引出了一个问题，为什么我们在自然界中从来没有遇到过这些时间流的叠加
鲁比诺
博士；医生
来自巴利阿里群岛大学的合著者贡萨洛·曼扎诺说:“在我们的工作中，我们量化了在具有相反时间箭头的过程的量子叠加中演化的系统所产生的熵
我们发现，这通常会导致将系统投射到一个定义明确的时间方向上，对应于两者中最可能的过程
然而，当涉及少量熵时(例如，当溢出的牙膏如此之少，以至于人们可以看到它被重新吸收到管中)，人们可以物理地观察到系统同时沿着向前和向后的时间方向进化的结果
" 除了时间本身可能没有明确定义这一基本特征之外，这项工作在量子热力学中也有实际意义
将量子系统置于交替时间箭头的叠加中，可以在热机和冰箱的性能上提供优势
博士；医生
鲁比诺说:“虽然时间经常被视为一个不断增加的参数，但我们的研究表明，在量子力学背景下，支配时间流动的规律要复杂得多
这可能表明，我们需要重新思考在量子定律起关键作用的所有环境中，我们表示这个量的方式
" 《通信物理学》上发表了“热力学演化与时间箭头相反的量子叠加”
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