Nicio strategie, oricât de ingenioasă, nu poate încălca granițele impuse de timp – nici măcar la nivel cuantic. O echipă de cercetători americani a demonstrat recent că există o limită de viteză universală pentru răspândirea informațiilor în sistemele cuantice mari.
Descoperirea, publicată în Physical Review Letters, arată că timpul minim necesar unei particule pentru a-și transmite datele partenerilor săi este direct legat de căldura și dezordinea sistemului. Este prima dovadă matematică riguroasă a acestei granițe, care nu mai poate fi eludată.
În fizica clasică, un bit de informație rămâne unde a fost plasat.
În lumea cuantică însă, lucrurile se comportă altfel: există un fenomen numit scrambling, prin care datele dintr-o singură particulă se răspândesc și se amestecă în tot colectivul – exact ca o pată de cerneală care se întinde pe o hârtie poroasă.
Încă din 2008, fizicienii Yasuhiro Sekino și Leonard Susskind au intuit că acest proces are un timp minim, dependent de numărul de qubiți și de temperatură. Până acum, nimeni nu reușise să transforme această intuiție într-un rezultat matematic aplicabil oricărui sistem.
Pentru a sparge enigma, cercetătorii de la Universitatea din Maryland s-au întors la munca lui Stephen Hawking. În 1974, Hawking a demonstrat că găurile negre au o temperatură și o entropie – adică o măsură a informației stocate – direct proporționale cu suprafața lor.
Folosind principiul incertitudinii energie-timp, care leagă precizia energetică a unui sistem de intervalul necesar pentru a-și modifica starea, Amit Vikram și colegii săi au introdus în ecuații variabilele de temperatură și entropie. Rezultatul?
Această limită de viteză nu este un capriciu al găurilor negre, ci o lege fundamentală pentru toate sistemele cuantice, indiferent din ce sunt alcătuite. Studiul stabilește limita inferioară a timpului în care informația poate fi partajată între stările cuantice. Implicațiile depășesc teoria pură.
Stăpânirea acestei frontiere temporale oferă un cadru de calcul esențial pentru a înțelege cum iese căldura din sistemele cuantice de mari dimensiuni – o problemă critică pentru stabilitatea viitoarelor supercalculatoare.
Mai mult, cunoașterea exactă a timpului necesar ca informațiile să se amestece și să se propage deschide calea către progrese concrete în teleportarea cuantică și în procesarea ultra-rapidă a datelor.
Oamenii de știință vor putea proiecta arhitecturi care exploatează limitările fizice ale materiei, în loc să fie frânați de ele.
