Een internationale groep natuurkundigen wist het verloop van de tijd voor een paar onderling verbonden deeltjes om te draaien. Onderzoekers hebben aangetoond dat voor kwantum-onderling verbonden qubits (kwantumbits) de tweede wet van de thermodynamica spontaan wordt geschonden, volgens welke in geïsoleerde systemen alle processen alleen in de richting van toenemende entropie gaan. Dit wordt gerapporteerd in een voordruk die is gepubliceerd in de arXiv.org-repository.
Volgens de tweede wet van de thermodynamica gaat de tijd maar in één richting, waarbij wanorde (entropie) toeneemt in macroscopische systemen. Warmte wordt bijvoorbeeld overgedragen van verwarmde naar koude lichamen, maar nooit van koude naar verwarmde lichamen. Unidirectionaliteit wordt verklaard in termen van statistieken, aangezien er veel meer toestanden van wanorde zijn waarin lichamen kunnen zijn dan geordende. De omkering van de pijl van de tijd, dat wil zeggen de overgang van wanorde naar orde, is dus veel minder waarschijnlijk.
In kwantumsystemen wordt een dergelijke overgang echter als haalbaar beschouwd. Er wordt aangetoond dat voor een systeem dat bestaat uit twee onderling verbonden (gecorreleerde) qubits, die deeltjes zijn met een spin van een half geheel getal, de pijl van de tijd kan omkeren. Wetenschappers die nucleaire magnetische resonantie gebruiken, waarbij de atoomkernen elektromagnetische energie absorberen, 'verwarmden' beide qubits tot verschillende temperaturen, waardoor de energie van hun spins veranderde. Daarna volgden fysici experimenteel veranderingen in hun temperatuur en bepaalden zo de richting van de warmtestroom.
De kernen van koolstof-13 en waterstof in een chloroformoplossing werden als qubits genomen. De oplossing werd in een supergeleidende magneet geplaatst, die een statisch elektromagnetisch veld genereerde dat in de lengterichting was gericht. Het onderling verbonden deeltjessysteem werd gemanipuleerd met behulp van transversale radiofrequente velden. Wetenschappers hebben het proces van energieoverdracht tussen kernen gevolgd op een schaal van enkele milliseconden, wat veel minder is dan de tijd die nodig is om de correlatie te verbreken.
De onderzoekers ontdekten dat in de toestand waarin de deeltjes niet met elkaar zijn verbonden, de pijl van de tijd de gebruikelijke richting heeft. Een koude qubit werd opgewarmd en een hete koelde af. In het geval dat de qubits gecorreleerd waren, dat wil zeggen kwantumverstrengeld, stroomde de warmte spontaan in de tegenovergestelde richting. Volgens wetenschappers zou dit fenomeen ook moeten optreden in systemen die bestaan uit een groter aantal onderling verbonden deeltjes.