Vědci z Los Alamos simulovali zpětný chod času v kvantových systémech

Vědci z americké Los Alamos National Laboratory vyvinuli techniky kvantové kontroly, které umožňují, aby kvantový systém vypadal, jako by běžel zpět v čase. Výsledky výzkumu byly publikovány 3. července 2026 v prestižním vědeckém časopise Physical Review X a mohly by otevřít cestu k vývoji výkonnějších kvantových počítačů i kvantových baterií.

Hlavní autor studie Luis Pedro García-Pintos a jeho kolegové se zaměřili na takzvané kvantové kontrolní protokoly, které přetvářejí „šipku času – tedy směr, jímž fyzikální procesy přirozeně plynou. Klíčem k jejich přístupu je kombinace měření s odezvou systému, která umožňuje produkovat časově obrácené stochastické trajektorie. Jinými slovy, vědci dokázali řídit pohyb energie do kvantového systému i z něj způsobem, který napodobuje chování systému pohybujícího se v čase pozpátku.

García-Pintos k tomu uvedl: „Na mikroskopické úrovni většina základních fyzikálních zákonů vidí pohyb vpřed a vzad v čase jako fyzicky možný. Právě tato vlastnost kvantového světa tvoří teoretický základ celého výzkumu. Zatímco v makroskopickém světě každodenní zkušenosti je směr času jednoznačně daný – rozbité sklenice se samy nespojují, teplo přechází z teplejšího tělesa na chladnější, nikoli naopak – na úrovni elementárních částic a kvantových systémů základní fyzikální rovnice podobné omezení neznají. Tuto symetrii se vědcům z Los Alamos podařilo prakticky využít prostřednictvím sofistikovaných kontrolních technik.

Praktický dopad výzkumu spočívá především v možnosti ovlivňovat pohyb energie uvnitř kvantových systémů s dosud nedosažitelnou přesností. Výsledky by mohly vést k vývoji silnějších kvantových počítačů, které by pracovaly efektivněji a s menšími energetickými ztrátami, ale také k pokroku v oblasti kvantových baterií – zařízení schopných uchovávat a uvolňovat energii na kvantové úrovni. Kvantové baterie jsou přitom považovány za jednu z perspektivních technologií budoucnosti, protože teoreticky nabízejí výrazně vyšší hustotu energie a rychlejší nabíjení než jejich klasické protějšky.

Výzkum byl podpořen dvěma klíčovými americkými institucemi – U.S. Department of Energy a National Science Foundation – což svědčí o strategickém zájmu Spojených států o rozvoj kvantových technologií. Los Alamos National Laboratory, původně proslulá vývojem jaderných zbraní za druhé světové války, se v posledních dekádách profiluje také jako jedno z předních světových center výzkumu v oblasti kvantové fyziky a kvantových informačních technologií.

Studie publikovaná v Physical Review X, který patří mezi nejrespektovanější recenzované časopisy v oblasti fyziky, prošla přísným vědeckým hodnocením. Její zveřejnění tak představuje uznání metodologické i teoretické kvality přístupu, který García-Pintos a jeho tým zvolili. Samotný časopis Physical Review X je vydáván Americkou fyzikální společností a zaměřuje se na výzkum s výrazným mezioborovým přesahem a potenciálem pro praktické aplikace – což tento výzkum splňuje měrou vrchovatou.

Téma časové symetrie v kvantové fyzice není zcela nové, avšak praktická kontrola kvantových systémů způsobem, který efektivně invertuje směr termodynamických procesů, představuje výrazný krok vpřed. Dosavadní experimenty v oblasti „časového obrácení v kvantových systémech se většinou omezovaly na demonstrace