Dans le monde quantique, le temps ne s’écoule même pas comme on pourrait s’y attendre

Une équipe de physiciens des universités de Bristol, de Vienne et des îles Baléares et de l’Institut d’optique quantique et d’information quantique (IQOQI-Vienne) ont montré comment les systèmes quantiques peuvent évoluer simultanément le long de deux flèches opposées – vers l’avant et vers l’arrière en même temps.

L’étude a été publiée dans le dernier numéro de Physique des communications, implique de repenser la façon dont l’écoulement du temps est compris et représenté dans des contextes où les lois quantiques jouent un rôle essentiel.

Pendant des siècles, les philosophes et les physiciens ont réfléchi à l’existence du temps. Cependant, dans monde classique, notre expérience semble éliminer tout doute que le temps existe et passe. En effet, dans la nature, les processus ont tendance à évoluer spontanément d’états moins désordonnés vers des états plus désordonnés, et cette tendance peut être utilisée pour déterminer la flèche du temps. En physique, cela est décrit par le terme « entropie », qui est la quantité physique qui détermine la quantité de désordre dans un système.

Le Dr Julia Rubino du Quantum Engineering Technology (QET labs) de l’Université de Bristol et auteur principal de la publication a déclaré :

« Si un phénomène produit une grande quantité d’entropie, alors observer son inversion temporelle est si improbable que cela devient essentiellement impossible. Cependant, lorsque l’entropie produite est suffisamment petite, il y a une possibilité négligeable de voir l’inversion temporelle du phénomène se produire naturellement . »

« Nous pouvons prendre comme exemple la séquence des choses que nous faisons dans notre routine matinale. Si nous voyions notre dentifrice passer de la brosse à dents à son tube, nous n’aurions aucun doute qu’il s’agissait d’un enregistrement de rétroaction de notre journée. Cependant, si nous Pressez doucement le tube pour que seule une petite partie du tube sorte. Le dentifrice, il ne serait pas improbable que nous le remarquions revenir dans le tube et aspiré par la pression du tube.

Les auteurs de l’étude, sous la direction du professeur Caslav Bruckner de l’Université de Vienne et de l’IQOQI-Vienne, ont appliqué cette idée au monde quantique, qui présente une caractéristique du principe de superposition quantique, selon lequel si deux états d’un quantum système sont possibles, alors un tel système peut être dans les deux cas à la fois.

« En étendant ce principe aux flèches du temps, il en résulte ce Systèmes quantiques Évoluant dans l’un ou l’autre sens temporal (le dentifrice sort du tube ou y rentre), il peut aussi se retrouver à se développer simultanément le long des deux sens temporales.

« Bien que cette idée semble plutôt illogique lorsqu’elle est appliquée à notre expérience quotidienne, les lois de l’univers sont, à leur niveau le plus basique, basées sur les principes de la mécanique quantique. Et cela soulève la question de savoir pourquoi nous ne rencontrons jamais ces superpositions de temps qui s’écoule. dans la nature », a déclaré le Dr Rubino.

Le Dr Gonzalo Manzano, co-auteur de l’Université des îles Baléares, a déclaré :  » Dans notre travail, nous avons déterminé l’entropie produite par un système qui évolue dans la superposition quantique de processus avec des flèches temporelles opposées. Nous avons constaté que cela se traduit souvent en projetant le système dans une direction temporelle bien définie, correspondant au processus le plus probable. Des deux, cependant, lorsque de petites quantités d’entropie sont incluses (par exemple, lorsqu’il y a si peu de dentifrice renversé qu’on peut voir qu’il est étant réabsorbé dans un tube), alors on peut observer physiquement les conséquences de l’évolution du système selon les directions temporelles A la fois aller et retour.

Outre l’avantage fondamental que le temps lui-même peut ne pas être bien défini, le travail a également des implications pratiques en thermodynamique quantique. Placer un système quantique dans une superposition de flèches temporelles alternatives peut offrir des avantages en termes de performances pour les machines thermiques et les réfrigérateurs.

Le Dr Rubino a déclaré : « Bien que le temps soit souvent traité comme un paramètre en constante augmentation, notre étude montre que les lois qui régissent son écoulement dans les contextes de la mécanique quantique sont plus complexes. Cela peut indiquer que nous devons repenser la façon dont nous représentons cette quantité dans tous ces contextes où Lois quantiques jouer un rôle crucial.

Superposition quantique d’évolutions thermodynamiques avec incongruité tempsSiham « Publié le Physique des communications.