Russiske forskere har funnet en måte å lage en kvanteenhet som bryter den andre loven om termodynamikk og har en effektivitet på nesten 100%, ifølge en artikkel publisert i tidsskriftet Physics Review A.
”Enhver varmemotor består av en varmeovn, som faktisk er en energikilde, og et kjøleskap, som har til oppgave å kjøle motorens arbeidsvæske. Kjøleskapet senker motorens entropi og sløser uunngåelig med noe av den termiske energien fra ovnen. Derfor blir effektiviteten til en varmemotor aldri 100%, forklarer Andrey Lebedev, ansatt ved det tekniske universitetet i Zürich og MIPT i Dolgoprudny.
Et av grunnlagene for moderne fysikk og kosmologi er begrepet den såkalte tidens pil - postulatet om at tiden i vårt univers beveger seg utelukkende i en retning, fra fortiden til fremtiden. Med andre ord beveger vi oss gjennom firedimensjonalt rom i bare en retning langs tidsaksen, og det er umulig å "spole tilbake" tiden tilbake.
Fra fysisk synspunkt manifesteres dette ved at over tid vokser uorden, kaos i universet, en tilstand som forskere kaller entropi, jevnlig. For eksempel manifesterer denne prosessen seg i hvordan tilstanden til universets energi endres. Prinsippet, som forskere ofte kaller "den andre loven om termodynamikk", regnes som en uknuselig regel som styrer hele universets liv på alle nivåer.
Gordey Lesovik og Andrey Lebedev. Foto: MIPT
For et år siden oppdaget forskere fra Moskva instituttet for fysikk og teknologi under ledelse av Gordey Lesovik fra Instituttet for teoretisk fysikk ved det russiske vitenskapsakademiet at den andre loven for termodynamikk kan brytes på kvantnivå. Dette åpnet for opprettelsen av en kvanteanalog av den berømte demon Maxwell - en hypotetisk skapning som sorterer ut raske og langsomme molekyler.
Denne ideen fikk forskere til å tenke at slike kvante "demoner" kan brukes til å lage en maskin hvis effektivitet vil være 100%. For utviklingen foreslår forskere å bruke to par qubits - elementære beregningsmoduler og minneceller på kvantecomputere, koblet sammen på kvantenivå.
Qubits i motoren til Lesovik og hans kolleger utfører to funksjoner - de absorberer varme og lar "teleportere" overflødig entropi utenfor systemet, og spiller rollen som Maxwells demon. Dette gjør at enheten faktisk oppnår en tilstand som tilsvarer en evigvarende bevegelsesmaskin av den andre typen.
Salgsfremmende video:
Faktisk er denne enheten selvfølgelig ikke en evigvarende bevegelsesmaskin - som Lesovik forklarer, for sin drift er det nødvendig å oppdatere de "demoniske" qubitsene, som renser systemet for entropi ved å avkjøle dem på en spesiell måte. På den annen side gjøres dette utenfor selve enheten, noe som gjør at vi kan si at formelt sett er den andre loven for termodynamikk overtrådt inni den.
Nå implementerer Lesovik og kollegene denne ideen i praksis og lager en lignende evigvarende bevegelsesmaskin basert på superledende qubits - transmoner.
