時(shí)間“倒流”首次在量子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)

劉霞

據(jù)英國(guó)《獨(dú)立報(bào)》近日?qǐng)?bào)道，由美國(guó)、瑞士和俄羅斯科學(xué)家組成的一個(gè)國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)，在《科學(xué)報(bào)告》雜志撰文稱(chēng)，他們首次借助一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，逆轉(zhuǎn)了“時(shí)間之箭”的方向。這一違背常識(shí)的突破性研究，可能會(huì)改變我們對(duì)統(tǒng)轄宇宙的機(jī)制和過(guò)程的理解，也有望促進(jìn)量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。

研究人員稱(chēng)，熱力學(xué)第二定律告訴我們，時(shí)間是線(xiàn)性的，只能沿一個(gè)方向運(yùn)動(dòng);系統(tǒng)總是從有序到無(wú)序，而非相反。但在最新實(shí)驗(yàn)中，他們使用量子計(jì)算機(jī)，讓時(shí)間“倒退”，正如桌子上散落的臺(tái)球重回其最初的三角形排列的起點(diǎn)。

首席研究員、俄羅斯莫斯科物理科學(xué)與技術(shù)研究所（MIPT）量子信息物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人戈?duì)柎だ账咕S吉博士說(shuō)：“我們?nèi)藶榈貏?chuàng)建了一種與熱力學(xué)時(shí)間箭頭反方向演進(jìn)的狀態(tài)。”

他們使用的是一臺(tái)由電子“量子比特”（qubits）構(gòu)成的量子計(jì)算機(jī)。量子比特是量子計(jì)算機(jī)的基本信息單位，由“1”“0”或這兩者的混合“疊加”來(lái)描述。

在實(shí)驗(yàn)中，他們啟動(dòng)了一個(gè)“進(jìn)化程序”，該程序使量子比特進(jìn)入一種逐漸復(fù)雜的1和0不斷變化的狀態(tài)。在此過(guò)程中，量子比特失去了秩序，就像擺好的臺(tái)球被撞擊，散落各處一樣。但隨后，另一個(gè)程序修改了量子計(jì)算機(jī)的狀態(tài)，使其“向后”演進(jìn)，從混亂變?yōu)橛行颍@意味著量子比特重回初始狀態(tài)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用3個(gè)量子比特時(shí)，“時(shí)間逆轉(zhuǎn)”的成功率為85%;而當(dāng)使用3個(gè)量子比特時(shí)，成功率下跌到50%。他們認(rèn)為，隨著所用設(shè)備的復(fù)雜程度不斷提高，錯(cuò)誤率有望下降。

他們同時(shí)表示，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)也有望促進(jìn)量子計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)。勒斯維吉說(shuō)：“我們的算法可以更新，并用來(lái)測(cè)試為量子計(jì)算機(jī)編寫(xiě)的程序，消除噪音和錯(cuò)誤。”

（選自《人民日?qǐng)?bào)》2019年3月18日）

閱讀練習(xí)

1.文章開(kāi)頭第一段起何作用？

2.閱讀下面文中畫(huà)線(xiàn)句子，回答括號(hào)中的問(wèn)題。

（1）他們首次借助一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，逆轉(zhuǎn)了“時(shí)間之箭”的方向。這一違背常識(shí)的突破性研究，可能會(huì)改變我們對(duì)統(tǒng)轄宇宙的機(jī)制和過(guò)程的理解，也有望促進(jìn)量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。（句中的加點(diǎn)詞起何作用？）

（2）研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用2個(gè)量子比特時(shí)，“時(shí)間逆轉(zhuǎn)”的成功率為85%;而當(dāng)使用3個(gè)量子比特時(shí)，成功率下跌到50%。他們認(rèn)為，隨著所用設(shè)備的復(fù)雜程度不斷提高，錯(cuò)誤率有望下降。（此句中運(yùn)用了哪些說(shuō)明方法，有何作用？）

3.請(qǐng)簡(jiǎn)述科學(xué)家是如何利用量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)間“倒流”的。

4.你覺(jué)得時(shí)間“倒流”可以實(shí)現(xiàn)嗎？結(jié)合文章內(nèi)容談?wù)勀愕目捶ā?/p>

（鄒永進(jìn) 設(shè)計(jì)）

《時(shí)間“倒流”首次在量子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)》參考答案：

1.開(kāi)門(mén)見(jiàn)山指出是英國(guó)《獨(dú)立報(bào)》作出的報(bào)道，美、瑞、俄三國(guó)科學(xué)家發(fā)文稱(chēng)時(shí)間“倒流”首次在量子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，激發(fā)讀者閱讀興趣，引出下文說(shuō)明對(duì)象如何利用量子計(jì)算機(jī)研究時(shí)間“倒流”。 ?2.（1）“可能”表示量子計(jì)算機(jī)逆轉(zhuǎn)“時(shí)間之箭”的方向這一研究改變?nèi)藗儗?duì)統(tǒng)轄宇宙的機(jī)制和過(guò)程的理解概率較大，但不是絕對(duì)的，體現(xiàn)了說(shuō)明文語(yǔ)言的準(zhǔn)確性。“有望”指出量子計(jì)算機(jī)逆轉(zhuǎn)“時(shí)間之箭”的方向這一研究成果有促進(jìn)量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展的希望，但也不完全肯定，體現(xiàn)了說(shuō)明文語(yǔ)言的準(zhǔn)確性。（2）運(yùn)用了作比較、列數(shù)字的說(shuō)明方法，準(zhǔn)確突出地說(shuō)明了使用兩個(gè)量子比特的“時(shí)間逆轉(zhuǎn)”成功率比使用三個(gè)量子比特的成功率高許多。3. ①他們啟動(dòng)了一個(gè)“進(jìn)化程序”，該程序使量子比特進(jìn)入一種逐漸復(fù)雜的1和0不斷變化的狀態(tài)。②在此過(guò)程中，量子比特失去了秩序，就像擺好的臺(tái)球被撞擊，散落各處一樣。③但隨后，另一個(gè)程序修改了量子計(jì)算機(jī)的狀態(tài)，使其“向后”演進(jìn)，從混亂變?yōu)橛行颍@意味著量子比特重回初始狀態(tài)。4. 示例一：我認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)。科學(xué)家們使用量子計(jì)算機(jī)，用“進(jìn)化程序”讓量子比特失去秩序，再進(jìn)而用另一程序讓混亂變?yōu)橛行颍箷r(shí)間向后演進(jìn)，也即時(shí)間“倒退”。示例二：我認(rèn)為不可以實(shí)現(xiàn)。科學(xué)家們使用量子計(jì)算機(jī)只能在實(shí)驗(yàn)中讓量子比特使計(jì)算機(jī)中的時(shí)間“逆轉(zhuǎn)”，但是絕不可能讓時(shí)間真正倒流。