Ruskí vedci našli spôsob, ako vytvoriť kvantové zariadenie, ktoré porušuje druhý zákon termodynamiky a má účinnosť takmer 100%, podľa článku uverejneného v časopise Physics Review A.
„Každý tepelný motor sa skladá z ohrievača, ktorý je v skutočnosti zdrojom energie, a chladničky, ktorej úlohou je chladiť pracovnú tekutinu motora. Chladnička znižuje entropiu motora a nevyhnutne stráca časť tepelnej energie z ohrievača. Preto účinnosť tepelného motora nikdy nedosahuje 100%, “vysvetľuje Andrey Lebedev, zamestnanec Technickej univerzity v Zürichu a MIPT v Dolgoprudny.
Jedným zo základov modernej fyziky a kozmológie je koncept tzv. Šípky času - postulát, že čas v našom vesmíre sa pohybuje výlučne jedným smerom, z minulosti do budúcnosti. Inými slovami, pohybujeme sa štvorrozmerným priestorom iba v jednom smere pozdĺž časovej osi a nie je možné „pretočiť“čas späť.
Z hľadiska fyziky sa to prejavuje v skutočnosti, že v priebehu času neustále narastá porucha, chaos vesmíru, stav, ktorý vedci nazývajú entropiou. Tento proces sa napríklad prejavuje v tom, ako sa mení stav energie vesmíru. Princíp, ktorý vedci často nazývajú „druhým termodynamickým zákonom“, sa považuje za nerozbitné pravidlo, ktorým sa riadi život celého vesmíru na všetkých úrovniach.
Gordey Lesovik a Andrey Lebedev. Foto: MIPT
Pred rokom vedci z Moskovského inštitútu fyziky a technológie pod vedením Gordeyho Lesovika z Ústavu teoretickej fyziky Ruskej akadémie vied zistili, že druhý termodynamický zákon možno na kvantovej úrovni porušiť. Toto otvorilo cestu na vytvorenie kvantového analógu slávneho démona Maxwella - hypotetického tvora, ktorý triedi rýchle a pomalé molekuly.
Táto myšlienka viedla vedcov k názoru, že také kvantové „démoni“sa dajú použiť na vytvorenie stroja, ktorého účinnosť bude 100%. Vedci pre svoj rozvoj navrhujú použitie dvoch párov qubits - elementárnych výpočtových modulov a pamäťových buniek kvantových počítačov, vzájomne prepojených na kvantovej úrovni.
Kríži v motore Lesovika a jeho kolegov vykonávajú dve funkcie - absorbujú teplo a umožňujú „teleportovanie“prebytočnej entropie mimo systému, pričom zohrávajú úlohu Maxwellovho démona. Toto umožňuje zariadeniu skutočne dosiahnuť stav rovnocenný stroju s trvalým pohybom druhého druhu.
Propagačné video:
V skutočnosti, samozrejme, toto zariadenie nie je večný pohybový stroj - ako vysvetľuje Lesovik, pre jeho fungovanie je potrebné neustále aktualizovať „démonické“qubity, ktoré čistia systém entropie zvláštnym ochladzovaním. Na druhej strane sa to deje mimo samotného zariadenia, čo nám umožňuje povedať, že formálne je druhý zákon termodynamiky v ňom napriek tomu porušený.
Teraz Lesovik a jeho kolegovia implementujú túto myšlienku v praxi a vytvárajú podobný večný pohybový stroj založený na supravodivých qubitoch - transmónoch.