Обратное направление времени – основная идея композиции “Возвращение в невинность” загадочной группы “Enigma”,  для нас кажется невозможным, но для квантового компьютера нет. К такому выводу пришла международная команда ученых, в исследовании, опубликованном в авторитетном физическом журнале «Physical Review X» (ссылка).
Новая работа связана со значимым открытием, сделанным почти десять лет назад учеными Джеймсом Крачфилдом и Джоном Махони в Университете Калифорнии, в Дэвисе. Они показали, что многие статистические последовательности данных будут иметь встроенную стрелу времени или, как они ее назвали, временную “колючую стрелу” (ссылка). Это открытие, получившее известность как «причинная асимметрия», является примером временной “колючей стрелы”. Наиболее знаковым является также «термодинамическая стрела» - возрастание беспорядка  или энтропии.  Хотя причинная или, как ее еще называют, каузальная асимметрия не совпадает с термодинамической стрелой, они могут быть взаимосвязаны. Одна из самых больших и давних проблем современной физики, почему наблюдатель, который пытается смоделировать систему в обратном направлении времени, имеет гораздо более сложную задачу – потенциально необходимо отслеживать на порядок больше информации, чем в случае эмулирования данных, воспроизводимых в прямом времени, от начала до конца.
Другими словами, существует неизбежная накладная стоимость памяти для моделирования процесса в ”менее естественном" временном направлении - нужно заплатить цену, чтобы обеспечить соблюдение объяснений, придерживающихся менее благоприятствуемого порядка событий. «Откуда возникает каузальная асимметрия – накладные расходы памяти, необходимые для устранения причины и следствия?», – ставит вопрос Майл Гу в Центре квантовых технологий (CQT) в Национальном университете Сингапура и Технологическом университете в Наньяне.
Первые исследования каузальной асимметрии использовали модели с классической физикой для реализации предсказаний. Крачфилд и Махони объединились с Гу и другими физиками, чтобы выяснить, изменила ли квантовая механика ситуацию. Они обнаружили, что это действительно так.
Классические системы подтвердили каузальную асимметрию, и обратные предсказания требовали затрат гораздо больших ресурсов для проведения. Но, когда эксперименты проводили на квантовой компьютерной системе, направление стрелы времени не имело значения. Квантовые компьютеры определяют следствие причины почти так же, как и причину следствия. Таким образом, доказывает команда, квантовая модель, эмулирующая процесс в обратном времени, может полностью уменьшить накладные расходы памяти и всегда будет превосходить классическую модель, моделирующую процесс в прямом времени. Причем чем больше причинно-асимметричный процесс, тем большее ресурсное преимущество его квантово-механического моделирования.
То есть, согласно исследованию, наше понимание времени основано на очень ограниченном восприятии того, как все на самом деле работает. Вполне вероятно, что концепция стрелы времени, означающая, что время всегда движется только в одном направлении и что его обращение изменило бы природу причины и следствия, не распространяется на квантовую физику – очень странную и неординарную по своей сути. Решение проблемы времени занимает умы ученых не только в инновациях на стыке концепции стрелы времени и ретроактивной квантовой теории, но и в развитии методов квантового причинного анализа как такового.
Новаторские изыскания анализа запутанных состояний, проведенные группой Сергея Коротаева,  заведующего кафедрой причинной механики Института исследования природы времени, обнаружили явления, невозможные в классическом макромире. В книге “Причинность в квантовом мире. Исследование запутанных состояний с помощью квантового причинного анализа” автор резюмирует  “слабая причинность (соответствующая только нелокальным квантовым корреляциям) разрешает наблюдение случайного будущего как существующей реальности. Этот результат – не предсказание, поскольку уже есть экспериментальные факты. Квантовый мир оказывается настолько широк, что допускает существование сигналов в обратном времени в обход общеизвестных классических парадоксов.”