Russische Wissenschaftler erschaffen die erste „Zeitmaschine“ und drehen die Zeit zurück – Experten sind empört

Es ist, als würden gerade angestoßene Billardkugeln zurück ins Dreieck rollen oder eine zerbrochene Tasse zurück in ihre Ursprungsform springen: Russischen Forschern ist es gelungen, die Zeit für einen Moment rückwärts laufen zu lassen.

Quantencomputer als Zeitmaschine: Physiker haben das scheinbar Unmögliche möglich gemacht – und die Zeit umgekehrt. Sie brachten Qubits auf einem Quantencomputer für Sekundenbruchteile dazu, sich gegen den Zeitpfeil der Thermodynamik zu entwickeln.

Statt zufällige, unordentliche Zustände einzunehmen, sprangen die Qubits auf ihren geordneten Ausgangszustand zurück. Dies entspricht einer Umkehrung der normalen Entropie und damit auch der Zeit, wie die Forscher im Fachmagazin „Scientific Reports“ berichten.

Das zweite Gesetz der Thermodynamik gibt für viele Prozesse eine eindeutige Richtung vor. In einem geschlossenen System nimmt demnach die Unordnung – in Form der Entropie – stets zu. Wird beispielsweise ein Dreieck aus Billardkugeln beim Anstoß zerstreut, werden sich die Kugeln nicht von selbst wieder zum Dreieck anordnen. Auch eine zerbrochene Tasse wird nicht von selbst wieder ganz. Auch wenn andere Gesetze der Physik durchaus symmetrisch und reversibel sind – für die Entropie gilt dies nicht.

Kann die Zeit rückwärts laufen?

Dieses Gesetz der Thermodynamik beeinflusst auch eine weitere fundamentale Größe – die Zeit. „Das Gesetz ist eng mit der Vorstellung vom Zeitpfeil verknüpft: Es besagt, dass die Zeit eine Einbahnstraße ist – sie verläuft immer von der Vergangenheit zur Zukunft“, erklärt Gordey Lesovik vom Moskauer Institut für Physik und Technologie. Eine Umkehr der Zeit gilt daher als unmöglich – eigentlich.

Es gibt jedoch Berechnungen, nach denen unter bestimmten Bedingungen doch eine Zeitumkehr möglich sein könnte. „Es wurde quantitativ beschrieben und experimentell gezeigt, dass in einem eng begrenzten Zeitintervall eine umgekehrte Dynamik auftreten kann“, erklären Lesovik und sein Team. So wurden in einem Quantensystem lokal begrenzte Verstöße gegen die Gesetze der Thermodynamik gemessen, die einer Umkehr des thermodynamischen Zeitpfeils entsprechen könnten (Der “Zeitreisende” Noah packt aus! (Videos)).

Ein Elektron im Universum

Doch wie wahrscheinlich ist eine solche lokale Zeitumkehr? Um das herauszufinden, haben Lesovik und sein Team dies zunächst in einem Gedankenexperiment durchgerechnet: Sie stellten sich ein Elektron vor, das isoliert im interstellaren Raum schwebt. „Zu Beginn unserer Beobachtung ist das Elektron lokalisiert – wir kennen seine Position ziemlich genau“, sagt Lesoviks Kollege Andrey Lebedev.

Nach Schrödingers Gesetz wächst jedoch mit der Zeit die Unschärfe – die Raumregion, in der das Elektron wahrscheinlich schwebt, wird größer. Die Position des Elektrons „verschmiert“ dadurch immer mehr – die Unordnung nimmt zu. „Aber Schrödingers Gleichung ist reversibel“, sagt Valerii Vinokur vom Argonne National Laboratory in Illinois. Bei einer bestimmten mathematischen Transformation, komplexe Konjugation genannt, kann die Gleichung daher beschreiben, wie das verschmierte Elektron wieder auf einen lokalisierten Punkt zusammenschrumpft.

Das Problem nur: Die Wahrscheinlichkeit dafür ist verschwindend gering. Um diese Umkehr der Entropie auch nur einmal bei einem Elektron zu beobachten, müsste man länger als die gesamte Lebenszeit des Kosmos warten. Und selbst dann würde das Elektron nicht mehr als eine zehn Milliardstel Sekunde in die Vergangenheit springen, wie die Forscher erklären. Mit den Zeitreisen der Science-Fiction hat das leider nicht viel zu tun.

Quantencomputer als Zeitmaschine

Trotzdem ist es Lesovik und seinem Team nun gelungen, zumindest eine kurzzeitige Umkehr der Entropie live zu beobachten – in einem Quantencomputer. Dafür stellten sie zunächst drei Qubits im per Cloud zugänglichen IBM-Quantencomputer auf null. Dieser Grundzustand entspricht dem lokalisierten, geordneten Ausgangszustand im Elektronen-Gedankenexperiment.

Dann folgte eine Periode der zunehmenden Unordnung: Dem Gesetz der Thermodynamik folgend, wechselten die Qubits spontan ihren Zustand und nahmen zufällige Werte von Null und Eins an. Um diesen Prozess zu beschleunigen, ahmte ein Programm den Einfluss der Thermodynamik nach. Nun aktivierten die Physiker die komplexe Konjugation aus Schrödingers Gleichung, gefolgt von einer erneuten Anwendung des Thermodynamik-Programms.

Sprung zurück zum Ausgangszustand

Das überraschende Ergebnis: Statt die Qubits erneut in zufällige, „unordentliche“ Zustände zu bringen, versetzte das Programm sie diesmal für kurze Zeit wieder in den geordneten Ausgangszustand: Alle stellten sich kurzzeitig wieder auf null. „Damit ermöglicht uns der Quantencomputer eine experimentelle Demonstration einer umgekehrten Zeitdynamik“, sagen Lesovik und seine Kollegen.

Die Forscher vergleichen dieses Phänomen mit einem extrem unwahrscheinlichen Ereignis am Billardtisch: Nachdem die Billardkugeln durch den Anstoß willkürlich verteilt wurden, tritt jemand gegen eines der Tischbeine. Durch diese Erschütterung ordnen sich die Kugeln wie durch Zauberhand wieder in ihrem ursprünglichen Dreieck an. Im Falle des Elektrons entspräche dies dem plötzlichen Rücksprung in den lokalisierten Zustand.

Im Quantencomputer ist den Forschern dieser Zeitsprung bei zwei Qubit-Systemen in 85 Prozent der Fälle gelungen. Bei drei Qubits sank die Erfolgsquote wegen häufigerer Fehler auf rund 50 Prozent. Doch Lesovik und sein Team erwarten, dass die Fehlerrate bei künftigen Quantencomputern sinken wird. Zeitsprünge – wenn auch nur mit Qubits – könnte dann einfacher werden. (Scientific Reports, 2019; doi: 10.1038/s41598-019-40765-6 / Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT))

Verwirrung um Zeitmaschine: Sie ist doch nicht echt?

Nachdem die Nachricht über die angebliche Manipulation von Zeit und physikalischen Gesetzen durch eine Quantencomputer-Zeitmaschine die Runde gemacht hatte, äußerten erste Experten gegenüber Technology Review große Bedenken. So seien die Zusammenhänge der Erkenntnisse weit entfernt von korrekten Darstellungen.

„Ich weiß nicht, wie nützlich das ist. Es bedeutet nicht, dass die Kollegen eine Zeitmaschine gebaut haben. Mit Sicherheit haben sie nicht die Gesetze der Thermodynamik oder der Physik verletzt“, so ein Forscher auf dem Gebiet von Quantencomputern gegenüber Heise. Er sehe sogar eine Gefahr für den Ruf von Quantencomputing durch den unberechtigten Hype.

Scott Aaronson zufolge, Leiter des Quantum Information Center an der University of Texas, haben die Forscher mit ihrer Studie nicht einmal vollkommen neue Erkenntnisse zu Tage gefördert, sondern lediglich dort einen Quantencomputer eingesetzt wo auch ein anderes System hilfreich gewesen wäre.

„Wenn man auf dem Computer einen zeitlich reversiblen Prozess simuliert, kann man ‚die Richtung der Zeit umkehren‘, indem man schlicht die Richtung der Simulation wechselt. Nach einem kurzen Blick auf den Aufsatz muss ich gestehen, dass ich nicht verstanden habe, warum das grundlegender sein sollte, wenn man für die Simulation einen IBM-Quantencomputer verwendet“, so Aaronson.

Quantencomputer-Zeitmaschine sollte angeblich der Physik widersprechen

Ursprünglich hieß es, dass Forscher durch den Einsatz von Elektronen und der fremden Welt der Quantenmechanik die Zeit in einem Experiment zurückdrehen konnten. Dies könne man sich so vorstellen, als würden Billardbälle ins Dreieck zurückrollen, nachdem sie mit einem Stoß zerstreut wurden. Ein Ereignis dieser Art würde so erscheinen, als hätte sich die Zeit umgekehrt.

Der leitende Forscher Gordey Lesovik, Leiter des Laboratoriums für Physik der Quanteninformation am Moskauer Institut für Physik und Technologie (MIPT), sagte: „Wir haben künstlich einen Zustand geschaffen, der sich entgegen dem thermodynamischen Zeitpfeil entwickelt.“

„Zeitmaschine“ startete „Evolutionsprogramm“

Die in der Zeitschrift Scientific Reports (PDF) beschriebene „Zeitmaschine“ besteht aus einem rudimentären Quantencomputer, der aus „Qubits“ aus Elektronen besteht. Ein Qubit ist eine Informationseinheit, die durch eine „Eins“, eine „Null“ oder eine gemischte „Überlagerung“ beider Zustände beschrieben wird.

Im Experiment wurde ein „Evolutionsprogramm“ gestartet, durch das die Qubits zu einem zunehmend komplexen, sich verändernden Muster aus Nullen und Einsen wurden. Während dieses Vorgangs ging die Ordnung verloren – genauso wie wenn die Billardbälle mit einem Queue zerstreut werden. Ein anderes Programm modifizierte den Zustand des Quantencomputers so, dass er sich „rückwärts“ entwickelte, vom Chaos zur Ordnung. Das bedeutet, dass der Zustand der Qubits an ihren ursprünglichen Ausgangspunkt zurückgespult wurde (Quantenphysik und holografisches Universum: Die wahre Welt unserer Wirklichkeit).

„Umkehrung der Zeit“ soll zu 85 Prozent möglich sein

Die meisten Gesetze der Physik funktionieren in beide Richtungen, es ist egal, ob Vorgänge vorwärts oder rückwärts ablaufen. Das Universum hat jedoch eine Regel, die nur auf eine Weise gilt: den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, der die Entwicklung von der Ordnung zur Unordnung beschreibt.

Die Wissenschaftler stellten angeblich fest, dass mit nur zwei Qubits die „Zeitumkehr“ mit einer Erfolgsquote von 85 Prozent erreicht wurde. Bei drei Qubits traten mehr Fehler auf und es gab nur eine Erfolgsquote von 50 Prozent.

Dass die Zeitreisen an sich von Physikern aber nicht abgelehnt werden, zeigen verschiedene Beispiele. Michio Kaku hält Zeitreisen zum Beispiel für plausibel. Und auch andere Experten sagen, dass Zeitreisen zumindest in eine Richtung möglich sind.

Literatur:

Viele Welten: Hugh Everett III – ein Familiendrama zwischen kaltem Krieg und Quantenphysik

Der Denver-Plan: Vertragmit der Zeit

Nationale Sicherheit – Die Verschwörung: Streng geheime Projekte in Technologie und Raumfahrt

Die Nutzbarmachung der Nullpunktenergie

Quellen: PublicDomain/futurezone.de/Focus am 08.12.2019

https://de.provithor.com/products/microdosing-magic-mushroom-starter-pack/?ref=CX8N_An9qezXcE