Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa semua sistem menjadi lebih tidak teratur, atau peningkatan entropi, dari waktu ke waktu, itulah sebabnya waktu berjalan seperti yang terjadi dalam kehidupan kita sehari-hari. Dan karena proses itu tidak dapat diubah, waktu hanya bergerak maju. Namun, fisikawan teoretis memperkirakan bahwa proses tersebut dapat berjalan dua arah pada tingkat kuantum.
Itu karena ketika Anda mulai berurusan dengan partikel yang sangat, sangat kecil, hukum fisika – seperti persamaan Schrödinger – adalah 'waktu-simetris' atau reversibel. "Secara teori, proses mikroskopis baik maju dan mundur tidak dapat dibedakan," tulis Lisa Zyga.
Sekarang, fisikawan dari Universitas Federal ABC Brasil telah melakukan eksperimen yang menegaskan bahwa teori-teori itu tidak sesuai dengan kenyataan, dengan proses termodinamika tetap tidak dapat diubah bahkan dalam sistem kuantum. Tapi mereka masih tidak mengerti mengapa ini terjadi.

"Eksperimen kami menunjukkan sifat dinamis kuantum yang tidak dapat diubah, tetapi tidak menunjukkan, secara eksperimental, apa yang menyebabkannya pada tingkat mikroskopis, apa yang menentukan permulaan panah waktu," salah satu peneliti, Mauro Paternostro dari Queen's University di Irlandia. "Mencari alasannya akan mengklarifikasi kemunculannya."

Jadi, bagaimana Anda menguji hukum termodinamika dalam sistem kuantum? Pada dasarnya, para ilmuwan harus dapat mengisolasi sistem kuantum dan mengamati pembalikan proses alami – yang lebih sulit daripada kedengarannya.

Para peneliti menggunakan sekelompok atom karbon-13 dalam kloroform cair untuk membalik spin nuklir mereka menggunakan medan magnet berosilasi untuk percobaan ini. Mereka kemudian menggunakan pulsa magnetik kedua untuk membalikkan spin sekali lagi.

"Jika prosedurnya dapat dibalik, putaran akan kembali ke titik awal – tetapi tidak," tulis Zyga.

Sebaliknya, mereka mengamati bahwa pulsa magnet bolak-balik diterapkan begitu cepat sehingga spin atom tidak dapat mengikuti, menyebabkan sistem yang terisolasi menjadi tidak seimbang.

Para fisikawan menegaskan bahwa entropi meningkat setelah percobaan, menunjukkan bahwa proses termodinamika tidak dapat diubah, terlepas dari seberapa kecil partikel yang terlibat.

Semua ini pada dasarnya berarti bahwa panah waktu satu arah ada bahkan untuk partikel terkecil di Semesta, menentang hukum fisika pada tingkat mikroskopis. Dan itu menunjukkan bahwa ada hal lain yang terlibat untuk menghentikan sistem kuantum agar tidak dapat dibalik.

Para fisikawan sekarang mencoba untuk mencari tahu apa itu, dan mereka percaya bahwa wawasan baru tentang sistem kuantum akan membantu mempercepat perjalanan menuju komputer kuantum dan perangkat kuantum lainnya.

"Setiap kemajuan menuju pengelolaan proses termodinamika berwaktu terbatas pada tingkat kuantum adalah langkah maju menuju realisasi mesin termo yang sepenuhnya matang yang dapat mengeksploitasi hukum mekanika kuantum untuk mengatasi keterbatasan kinerja perangkat klasik," kata Paternostro .

Namun untuk saat ini, kita dapat mengambil kesimpulan dari penelitian ini pengetahuan bahwa kita tidak dapat mundur dalam waktu, sebanyak yang kita inginkan. Masa lalu benar-benar telah berlalu... bahkan dalam skala atom.