یک فمتوثانیه برای وارونگی مؤثر زمان در یک مدل کوانتومی
- مجموعه: گزارشهای علمی
به گزارش همشهری آنلاین به نقل از ساینس‌آلرت، دو پژوهشگر امکان وارونگی مؤثر زمان را در یک مدل کوانتومی بررسی کرده‌اند. در ساده‌ترین نمونه‌ای که محاسبه کرده‌اند، فرصت وارونه‌کردن فرایند در حدود یک فمتوثانیه است. فمتوثانیه یک میلیون‌میلیاردم ثانیه است. این عدد به همان مدل و فرایند بررسی‌شده مربوط است و حاصل تحلیل نظری رفتار یک سامانه کوانتومی و محیط اطراف آن است.
ساعت فرضی و انتخاب نتیجه تداخل
یکی از اجزای مدل برهم‌نهی است. برهم‌نهی به این معناست که توصیف سامانه می‌تواند ترکیبی از چند حالت کوانتومی باشد. برای توضیح ایده، پژوهشگران ساعتی فرضی را در نظر می‌گیرند که در دو موقعیت مختلف یک میدان گرانشی قرار دارد. ساعت در هر شاخه از این توصیف، آهنگ زمانی متناسب با شدت گرانش همان محل را تجربه می‌کند. بنابراین اختلاف در آهنگ گذر زمان از همان تفاوت میدان به دست می‌آید.
اگر این شاخه‌ها دوباره ترکیب شوند، اثر تداخل میان آن‌ها قابل بررسی است. پس‌گزینی به معنای آن است که از میان نتیجه‌های ممکن فقط دسته‌ای با ویژگی مشخص برای تحلیل انتخاب شود. رفتار ساعت در همان دسته می‌تواند از میزان زمانی که در هر یک از شاخه‌ها انتظار می‌رود فراتر برود. محاسبه در شرایطی به رفتاری می‌رسد که در توصیف مؤثر مدل مانند سپری شدن زمانی منفی است.
محیط در واپاشی اتم چه نقشی دارد؟
پژوهشگران برای یافتن محدودیت مدل به واپاشی اتمی توجه کردند. الکترون در اتم برانگیخته پس از واپاشی به تراز انرژی پایین‌تری می‌رود و یک فوتون گسیل می‌شود. معکوس کردن این تغییر مستلزم بازگرداندن سامانه به وضعیتی است که اتم هنوز برانگیخته باشد. برای سنجش امکان این بازگشت باید اثر انتشار فوتون بر محیط هم حساب شود.
ردی از انتشار فوتون در میدان الکترومغناطیسی اطراف باقی می‌ماند. هرچه اطلاعات بیشتری در محیط پخش شود، حفظ انسجام لازم میان حالت‌ها دشوارتر می‌شود. محاسبات پژوهشگران برای نمونه نوری ساده حدود یک فمتوثانیه فرصت نشان داد. پس از آن، اطلاعات موجود در محیط از مقداری که مدل ساده می‌تواند برای رسیدن به وارونگی مؤثر تحمل کند بیشتر می‌شود.
افزودن حالت‌های بیشتر به برهم‌نهی از پیشنهادهایی است که ممکن است دامنه زمانی را افزایش دهد. بهای آن در محاسبات، احتمال موفقیت کمتر برای به دست آوردن نتیجه انتخابی است. این نکته به تفسیر رابطه با قانون دوم ترمودینامیک هم کمک می‌کند. وارونگی ظاهری فقط در بخشی محدود از نتیجه‌های پس‌گزیده مطرح است و رفتاری که از مجموع نتیجه‌ها به دست می‌آید همچنان با قانون دوم سازگار می‌ماند. بنابراین یافته فعلی، مرزی نظری برای یک فرایند کوچک و شرایط معین به دست می‌دهد.
در مثال ساعت، انتخاب نتیجه مشخص به این معنی است که آزمایش فرضی را باید بارها در نظر گرفت و فقط رخدادهای واجد همان معیار را جدا کرد. هرچه روش به انتخاب نادرتر نیاز داشته باشد، شانس دیده شدن اثر مورد نظر در هر اجرا کمتر می‌شود.
