Międzynarodowa grupa fizyków zdołała odwrócić bieg czasu dla pary połączonych ze sobą cząstek. Naukowcy udowodnili, że w przypadku kubitów połączonych kwantowo (bitów kwantowych) samorzutnie naruszana jest druga zasada termodynamiki, zgodnie z którą w układach izolowanych wszystkie procesy przebiegają tylko w kierunku rosnącej entropii. Jest to raportowane we wstępnym druku opublikowanym w repozytorium arXiv.org.
Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki czas płynie tylko w jednym kierunku, w którym zaburzenie (entropia) wzrasta w układach makroskopowych. Na przykład ciepło jest przenoszone z ciał rozgrzanych do zimnych, ale nigdy z ciał zimnych do ogrzanych. Jednokierunkowość jest wyjaśniona w kategoriach statystyki, ponieważ jest znacznie więcej stanów nieporządku, w których mogą znajdować się ciała niż uporządkowane. Odwrócenie strzałki czasu, to znaczy przejście od nieporządku do porządku, jest więc znacznie mniej prawdopodobne.
Jednak w systemach kwantowych takie przejście jest uważane za wykonalne. Pokazano, że dla układu składającego się z dwóch połączonych ze sobą (skorelowanych) kubitów, które są cząstkami o spinie półcałkowitym, strzałka czasu może się odwrócić. Naukowcy wykorzystujący magnetyczny rezonans jądrowy, w którym jądra atomów absorbują energię elektromagnetyczną, „podgrzali” oba kubity do różnych temperatur, zmieniając energię ich spinów. Następnie fizycy eksperymentalnie prześledzili zmiany ich temperatury i tym samym określili kierunek przepływu ciepła.
Jądra węgla-13 i wodoru w roztworze chloroformu przyjęto jako kubity. Roztwór umieszczono wewnątrz magnesu nadprzewodzącego, który generował statyczne pole elektromagnetyczne skierowane w kierunku podłużnym. Układem połączonych cząstek manipulowano za pomocą poprzecznych pól o częstotliwości radiowej. Naukowcy prześledzili proces transferu energii między jądrami w skali kilku milisekund, czyli znacznie krócej niż czas potrzebny na rozpad korelacji.
Naukowcy odkryli, że w stanie, w którym cząstki nie są ze sobą połączone, strzałka czasu ma zwykły kierunek. Zimny kubit się rozgrzał, a gorący ostygł. W przypadku, gdy kubity były skorelowane, czyli splątane kwantowo, ciepło samorzutnie przepływało w przeciwnym kierunku. Zdaniem naukowców zjawisko to powinno również występować w układach składających się z większej liczby połączonych ze sobą cząstek.