Ruski znanstvenici pronašli su način da stvore kvantni uređaj koji krši drugi zakon termodinamike i ima učinkovitost gotovo 100%, navodi se u članku objavljenom u časopisu Physics Review A.
„Svaki toplinski motor sastoji se od grijača, koji je u stvari izvor energije, i hladnjaka, čiji je zadatak hlađenje radne tekućine u motoru. Hladnjak smanjuje entropiju motora i neizbježno troši dio toplinske energije iz grijača. Zato učinkovitost toplinskog motora nikada ne doseže 100% , objašnjava Andrey Lebedev, zaposlenik Tehničkog sveučilišta u Zürichu i MIPT-a u Dolgoprudnyju.
Jedan od temelja moderne fizike i kozmologije je koncept takozvane strelice vremena - postulata da se vrijeme u našem Svemiru kreće isključivo u jednom smjeru, iz prošlosti u budućnost. Drugim riječima, krećemo se kroz četverodimenzionalni prostor u samo jednom smjeru duž vremenske osi, a nemoguće je "unatrag" vrijeme unatrag.
S gledišta fizike, to se očituje u činjenici da s vremenom poremećaj, kaos svemira, stanje koje znanstvenici nazivaju entropija, neprestano raste. Na primjer, ovaj se proces očituje u načinu na koji se mijenja stanje energije Univerzuma. Princip, koji znanstvenici često nazivaju "drugim zakonom termodinamike", smatra se neraskidivim pravilom koje upravlja životom cijelog svemira na svim razinama.
Gordey Lesovik i Andrey Lebedev. Foto: MIPT
Prije godinu dana, znanstvenici s moskovskog Instituta za fiziku i tehnologiju pod vodstvom Gordeya Lesovika s Instituta za teorijsku fiziku Ruske akademije znanosti otkrili su da se drugi zakon termodinamike može kršiti na kvantnoj razini. Ovo je otvorilo put stvaranju kvantnog analoga slavnog demona Maxwella - hipotetičkog stvorenja koje razvrstava brze i spore molekule.
Ova je ideja navela znanstvenike da misle kako se takvi kvantni „demoni“mogu koristiti za stvaranje stroja čija će učinkovitost biti 100%. Za svoj razvoj, znanstvenici predlažu korištenje dva para kubita - elementarnih računskih modula i memorijskih ćelija kvantnih računala, međusobno povezanih na kvantnoj razini.
Kubiti u motoru Lesovika i njegovih kolega obavljaju dvije funkcije - apsorbiraju toplinu i omogućavaju "teleportiranje" viška entropije izvan sustava, igrajući ulogu Maxwellovog demona. To omogućava uređaju da stvarno postigne stanje ekvivalentno stalnom stroju druge vrste kretanja.
Promotivni video:
Zapravo, naravno, ovaj uređaj nije vječni stroj za kretanje - kako Lesovik objašnjava, za njegovo funkcioniranje potrebno je stalno ažurirati „demonske“kvitove, koji sustav entropije čistiju tako što ih na poseban način hlade. S druge strane, to se događa izvan samog uređaja, što nam omogućava da kažemo da je formalno drugi zakon termodinamike ipak kršen unutar njega.
Sada Lesovik i njegovi kolege provode ovu ideju u praksi, stvarajući sličan stroj za neprekidno kretanje temeljen na superprevodnim kubitima - transmonijama.
