A mérés ára: forradalmi felismerés
Az időmérés minden óra esetében valamilyen visszafordíthatatlan fizikai folyamatra épül. A kvantumvilágban azonban ezek a folyamatok elmosódnak vagy teljesen eltűnhetnek, ezért is olyan nehéz pontosan követni az idő múlását atomi szinten. A kutatók egy mikroszkopikus órát készítettek, amelyben egyetlen elektron ugrál két nanoszkopikus tartomány között, és minden ugrás egy újabb „ketyegést” jelent. Az ugrásokat kétféle módszerrel mérték: egyrészt parányi elektromos áramot, másrészt rádióhullámokat használtak, hogy a kvantumjeleket átfordítsák klasszikus – vagyis számunkra felfogható – információvá.
A részletek ismeretében más fényt kap a történet: kiderült, hogy maga a mérési folyamat, vagyis az „óra leolvasása” akár egymilliárdszor (!) több energiát igényel, mint az óra működtetése. Vagyis a mérés ára a kvantumórák igazi költsége, nem pedig a működtetés.
Az információ ára: az idő iránya
Valószínűsíthető, hogy ez a kínosan energiaigényes mérési folyamat mégis hasznos lehet: pontosabb leolvasást és részletesebb információgyűjtést tesz lehetővé. Ez pedig új, energiahatékonyabb kvantumórákhoz vezethet, feltéve, ha sikerül optimalizálni a mérési módszereket.
A kutatók szerint a kvantumórák eddig elhanyagolt költsége épp az, hogy a „ketyegések” klasszikus információvá alakítása közben mérhetetlenül sok energia vész el. A jövő fejlesztéseinek (például érzékelőknek és időalapú mesterségesintelligencia-eszközöknek) is ezen kell változtatniuk: a hatékony időméréshez nem elegendő jobb kvantumkomponenseket készíteni, hanem a leolvasási eljárásokat is forradalmasítani kell.
Miért csak egy irányba halad az idő?
A kvantumórákkal kapcsolatos kutatás váratlanul mély elméleti kérdéseket is felvet: például, hogy mi adja az idő irányát. A mérések visszafordíthatatlansága teremti meg azt, amit a hétköznapi tapasztalatban „idő múlásának” érzünk. Vagyis az idő nyila nem pusztán az események egymásutánja, hanem a leolvasás, az információ megszerzése révén válik egyirányúvá.
A nemzetközi kutatócsoport eredményei azt sejtetik, hogy a jövő nanoeszközei akár a természethez hasonló energiahatékonyságot is elérhetik, ha sikerül megfejteni, miként lehet minimális veszteséggel leolvasni a kvantumvilág óráit.
