Nous marquons tous les jours avec des horloges et des calendriers, mais peut-être aucune pièce d'horlogerie n'est-elle plus immédiate qu'un miroir. Les changements que nous remarquons au fil des ans illustrent de manière frappante la "flèche du temps" de la science - la progression probable de l'ordre au désordre. Nous ne pouvons pas plus inverser cette flèche que nous ne pouvons effacer toutes nos rides ou restaurer une tasse de thé brisée à sa forme originale.

Ou pouvons-nous?

Une équipe internationale de scientifiques dirigée par le laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie (DOE) a exploré cette question dans une expérience unique en son genre, réussir à ramener brièvement un ordinateur dans le passé. Les résultats, publié le 13 mars dans la revue Rapports scientifiques , suggérer de nouvelles voies pour explorer le reflux du temps dans les systèmes quantiques. Ils ouvrent également de nouvelles possibilités pour les tests de programmes informatiques quantiques et la correction d'erreurs.

Un ordinateur quantique capable de revenir en arrière et de nettoyer efficacement les erreurs pendant son fonctionnement pourrait fonctionner beaucoup plus efficacement.

Pour réaliser l'inversion du temps, l'équipe de recherche a développé un algorithme pour l'ordinateur quantique public d'IBM qui simule la diffusion d'une particule. En physique classique, cela peut apparaître comme une boule de billard frappée par une queue, voyager en ligne. Mais dans le monde quantique, une particule dispersée prend une qualité fracturée, se propager dans plusieurs directions. Inverser son évolution quantique, c'est comme inverser les anneaux créés lorsqu'une pierre est jetée dans un étang.

Dans la nature, restaurer cette particule à son état d'origine - en substance, remonter la tasse de thé cassée est impossible.

Le problème principal est que vous auriez besoin d'un "supersystème, " ou force extérieure, pour manipuler les ondes quantiques de la particule en tout point. Mais, les chercheurs notent, la chronologie requise pour que ce supersystème apparaisse spontanément et manipule correctement les ondes quantiques s'étendrait plus longtemps que celle de l'univers lui-même.

Sans se décourager, l'équipe s'est attachée à déterminer comment cette complexité pourrait être surmontée, du moins en principe. Leur algorithme simulait une diffusion d'électrons par un système quantique à deux niveaux, « usité d'identité » par un qubit d'ordinateur quantique - l'unité de base de l'information quantique - et son évolution dans le temps. L'électron passe d'un point localisé, ou "vu, " Etat, à un dispersé. Ensuite, l'algorithme lance le processus à l'envers, et la particule revient à son état initial, c'est-à-dire ça remonte dans le temps, ne serait-ce que par une infime fraction de seconde.

Étant donné que la mécanique quantique est régie par la probabilité plutôt que par la certitude, les chances de réaliser cet exploit de voyage dans le temps étaient plutôt bonnes :l'algorithme a donné le même résultat 85 % du temps dans un ordinateur quantique à deux qubits.

"Nous avons fait ce qui était considéré comme impossible avant, " a déclaré Valerii Vinokur, scientifique senior d'Argonne, qui a dirigé la recherche.

Le résultat approfondit notre compréhension de la façon dont la deuxième loi de la thermodynamique - qu'un système passera toujours de l'ordre à l'entropie et non l'inverse - agit dans le monde quantique. Les chercheurs ont démontré dans des travaux antérieurs que, en téléportant des informations, une violation locale de la deuxième loi était possible dans un système quantique séparé en parties éloignées qui pouvaient s'équilibrer.

« Les résultats donnent aussi un clin d'œil à l'idée que l'irréversibilité résulte de la mesure, en soulignant le rôle que joue le concept de « mesure » dans le fondement même de la physique quantique, ", a déclaré le co-auteur de l'article Gordey Lesovik de l'Institut de physique et de technologie de Moscou.

C'est la même notion que le physicien autrichien Erwin Schrödinger a capturée avec sa célèbre expérience de pensée, dans lequel un chat enfermé dans une boîte peut rester à la fois mort et vivant jusqu'à ce que son statut soit surveillé d'une manière ou d'une autre. Les chercheurs ont suspendu leur particule dans cette superposition, ou forme de limbes quantiques, en limitant leurs mesures.

"C'était la partie essentielle de notre algorithme, " a déclaré Vinokur. "Nous avons mesuré l'état du système au tout début et à la toute fin, mais n'est pas intervenu au milieu."

La découverte pourrait éventuellement permettre de meilleures méthodes de correction d'erreurs sur les ordinateurs quantiques, où les pépins accumulés génèrent de la chaleur et en engendrent de nouveaux. Un ordinateur quantique capable de revenir en arrière et de nettoyer efficacement les erreurs pendant qu'il fonctionne pourrait fonctionner beaucoup plus efficacement.

"À ce moment là, il est très difficile d'imaginer toutes les implications que cela peut avoir, " dit Vinokur. " Je suis optimiste, et je crois qu'il y en aura beaucoup."

L'étude pose également la question, les chercheurs peuvent-ils maintenant trouver un moyen de rajeunir les personnes âgées ? "Peut-être, " blagues Vinokur, « avec le financement approprié ».