Krievu zinātnieki ir atraduši veidu, kā izveidot kvantu ierīci, kas pārkāpj otro termodinamikas likumu un kuras efektivitāte ir praktiski 100%, teikts rakstā, kas publicēts žurnālā Physics Review A.
“Jebkurš siltuma motors sastāv no sildītāja, kas faktiski ir enerģijas avots, un ledusskapja, kura uzdevums ir atdzesēt motora darba šķidrumu. Ledusskapis pazemina motora entropiju un neizbēgami tērē daļu no sildītāja siltumenerģijas. Tāpēc siltuma dzinēja efektivitāte nekad nesasniedz 100%,”skaidro Andrejs Ļebedevs, Cīrihes Tehniskās universitātes un MIPT Dolgoprudnij darbinieks.
Viens no mūsdienu fizikas un kosmoloģijas pamatiem ir tā saucamās laika bultiņas koncepcija - postulāts, ka laiks mūsu Visumā virzās tikai vienā virzienā, no pagātnes uz nākotni. Citiem vārdiem sakot, mēs pārvietojamies caur četrdimensiju telpu tikai vienā virzienā pa laika asi, un nav iespējams laiku "pārtīt" atpakaļ.
No fizikas viedokļa tas izpaužas faktā, ka laika gaitā nekārtības, haoss Visumā - stāvoklī, ko zinātnieki dēvē par entropiju, nepārtraukti pieaug. Piemēram, šis process izpaužas kā mainās Visuma enerģijas stāvoklis. Princips, kuru zinātnieki bieži dēvē par “otro termodinamikas likumu”, tiek uzskatīts par neplīstošu noteikumu, kas visos līmeņos regulē visa Visuma dzīvi.
Gordejs Lesoviks un Andrejs Ļebedevs. Foto: MIPT
Pirms gada Maskavas Fizikas un tehnoloģijas institūta zinātnieki Gordeja Lesovika vadībā no Krievijas Zinātņu akadēmijas Teorētiskās fizikas institūta atklāja, ka otro termodinamikas likumu var pārkāpt kvantu līmenī. Tas pavēra ceļu slavenā dēmona Maksvela kvantu analoga izveidošanai - hipotētiskajai būtnei, kas sakārto ātras un lēnas molekulas.
Šī ideja pamudināja zinātniekus domāt, ka šādus kvantu "dēmonus" var izmantot, lai izveidotu mašīnu, kuras efektivitāte būs 100%. Tās izstrādei zinātnieki ierosina izmantot divus kvītu pārus - elementārus skaitļošanas moduļus un kvantu datoru atmiņas šūnas, savstarpēji savienotas kvantu līmenī.
Kvits Lesovika un viņa kolēģu dzinējā veic divas funkcijas - tās absorbē siltumu un ļauj "teleportēt" lieko entropiju ārpus sistēmas, spēlējot Maksvela dēmona lomu. Tas ļauj ierīcei faktiski sasniegt stāvokli, kas līdzvērtīgs otrā veida pastāvīgai kustības mašīnai.
Reklāmas video:
Faktiski, protams, šī ierīce nav mūžīga kustības mašīna - kā skaidro Lesoviks, tās darbībai ir nepieciešams pastāvīgi atjaunināt “dēmoniskos” kvestus, kas attīra entropijas sistēmu, atdzesējot tos īpašā veidā. No otras puses, tas tiek darīts ārpus pašas ierīces, kas ļauj mums teikt, ka formāli otrais termodinamikas likums tomēr tiek pārkāpts tajā.
Tagad Lesoviks un viņa kolēģi šo ideju īsteno praksē, izveidojot līdzīgu mūžīgas kustības mašīnu, kuras pamatā ir supravadošās kvesta - transmons.
