Un groupe international de physiciens a réussi à inverser le cours du temps pour une paire de particules interconnectées. Les chercheurs ont montré que pour les qubits interconnectés quantiques (bits quantiques), la deuxième loi de la thermodynamique est violée spontanément, selon laquelle dans les systèmes isolés tous les processus ne vont que dans le sens d'une entropie croissante. Ceci est rapporté dans une pré-impression publiée dans le référentiel arXiv.org.
Selon la deuxième loi de la thermodynamique, le temps ne va que dans une seule direction, au cours de laquelle le désordre (entropie) augmente dans les systèmes macroscopiques. Par exemple, la chaleur est transférée des corps chauffés aux corps froids, mais jamais transférée des corps froids aux corps chauffés. L'unidirectionnalité s'explique en termes de statistiques, car il y a beaucoup plus d'états de désordre dans lesquels les corps peuvent être que d'ordonnés. Le renversement de la flèche du temps, c'est-à-dire le passage du désordre à l'ordre, est donc beaucoup moins probable.
Cependant, dans les systèmes quantiques, une telle transition est considérée comme réalisable. On montre que pour un système constitué de deux qubits interconnectés (corrélés), qui sont des particules à spin demi-entier, la flèche du temps est capable de s'inverser. Les scientifiques utilisant la résonance magnétique nucléaire, dans laquelle les noyaux des atomes absorbent l'énergie électromagnétique, ont «chauffé» les deux qubits à des températures différentes, changeant l'énergie de leurs spins. Après cela, les physiciens ont suivi expérimentalement les changements de leur température et ont ainsi déterminé la direction du flux de chaleur.
Les noyaux de carbone 13 et d'hydrogène dans une solution de chloroforme ont été considérés comme des qubits. La solution a été placée à l'intérieur d'un aimant supraconducteur, qui a généré un champ électromagnétique statique dirigé dans la direction longitudinale. Le système de particules interconnectées a été manipulé en utilisant des champs de radiofréquence transversaux. Les scientifiques ont suivi le processus de transfert d'énergie entre les noyaux sur une échelle de plusieurs millisecondes, ce qui est bien moins que le temps nécessaire à la corrélation pour se décomposer.
Les chercheurs ont découvert que dans la condition où les particules ne sont pas interconnectées, la flèche du temps a la direction habituelle. Un qubit froid s'est réchauffé et un chaud refroidi. Dans le cas où les qubits étaient corrélés, c'est-à-dire intriqués quantiques, la chaleur circulait spontanément dans la direction opposée. Selon les scientifiques, ce phénomène devrait également se produire dans des systèmes constitués d'un plus grand nombre de particules interconnectées.
