Zelfs in de vreemde wereld van open kwantumsystemen, de pijl van de tijd wijst gestaag vooruit - meestal. Nieuwe experimenten uitgevoerd aan de Washington University in St. Louis vergelijken de voorwaartse en achterwaartse banen van supergeleidende circuits, qubits genaamd, en ontdekken dat ze de tweede wet van de thermodynamica volgen. Het onderzoek is op 9 juli gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .

"Als je naar een kwantumsysteem kijkt, de handeling van het meten verandert meestal de manier waarop het zich gedraagt, " zei Kater Murch, universitair hoofddocent natuurkunde in Arts &Sciences. "Stel je voor dat er licht op een klein deeltje schijnt. De fotonen duwen het rond en alleen al aan het meetproces is een dynamiek verbonden.

"We wilden weten of deze dynamiek iets te maken heeft met de pijl van de tijd - het feit dat entropie de neiging heeft om toe te nemen naarmate de tijd verstrijkt."

In een gerelateerde video, Murch vraagt, "Zien kwantumfilms er grappig uit als je ze achterstevoren afspeelt?" Hij en zijn team, waaronder Patrick Harrington, een afgestudeerde student natuurkunde en eerste auteur van het artikel, nam die vraag mee naar het lab, waar hun werk deel uitmaakt van het nieuwe Center for Quantum Sensors.

"We keken naar microscopische films van de beweging van een kwantumsysteem tijdens meting, en vroeg of de films er waarschijnlijker uitzagen wanneer ze vooruit of achteruit werden afgespeeld; deze vergelijking kan worden gebruikt om te bepalen of entropie toeneemt of niet, Murch zei. "We ontdekten dat zelfs op microscopische schaal, de tweede wet lijkt te gelden:entropie neemt over het algemeen toe.

"Deze toename gebeurt omdat we ernaar kijken - het proces van het maken van de film creëert schijnbaar de pijl van de tijd, " hij zei.

De onderzoeksgroep van Murch is gericht op het begrijpen en beheersen van open kwantumsystemen. Terwijl alledaagse voorwerpen de wetten van de klassieke mechanica gehoorzamen, afzonderlijke licht- of materiedeeltjes volgen in plaats daarvan de wetten van de kwantumfysica. Maar deze deeltjes zijn niet gemakkelijk te isoleren, en zodra ze interactie hebben met de buitenwereld, verliezen ze hun kwantumeigenschappen.