Руски учени са намерили начин да създадат квантово устройство, което нарушава втория закон на термодинамиката и има ефективност почти 100%, според статия, публикувана в списанието Physics Review A.
„Всеки топлинен двигател се състои от нагревател, който всъщност е източник на енергия и хладилник, чиято задача е да охлажда работната течност на двигателя. Хладилникът понижава ентропията на мотора и неизбежно изхабява част от топлинната енергия от нагревателя. Ето защо ефективността на топлинния двигател никога не достига 100% “, обяснява Андрей Лебедев, служител на Техническия университет в Цюрих и MIPT в Долгопрудный.
Една от основите на съвременната физика и космология е концепцията за така наречената стрелка на времето - постулатът, че времето във нашата Вселена се движи изключително в една посока, от миналото към бъдещето. С други думи, ние се движим през четириизмерното пространство само в една посока по времевата ос и е невъзможно да се „пренавива“времето назад.
От гледна точка на физиката това се проявява във факта, че с течение на времето разстройството, хаосът на Вселената, състояние, което учените наричат ентропия, непрекъснато нараства. Например този процес се проявява в това как се променя състоянието на енергията на Вселената. Принципът, който учените често наричат "вторият закон на термодинамиката", се счита за ненарушимо правило, управляващо живота на цялата Вселена на всички нива.
Гордей Лесовик и Андрей Лебедев. Снимка: MIPT
Преди година учени от Московския институт по физика и технологии под ръководството на Гордей Лесовик от Института за теоретична физика на Руската академия на науките откриха, че вторият закон на термодинамиката може да бъде нарушен на квантово ниво. Това отвори пътя за създаването на квантов аналог на известния демон Максуел - хипотетично същество, което сортира бързи и бавни молекули.
Тази идея подтикна учените да мислят, че такива квантови „демони“могат да бъдат използвани за създаване на машина, чиято ефективност ще бъде 100%. За своето развитие учените предлагат да се използват две двойки кубити - елементарни изчислителни модули и клетки от паметта на квантовите компютри, свързани помежду си на квантово ниво.
Кубитите в двигателя на Лесовик и неговите колеги изпълняват две функции - те поглъщат топлина и позволяват „телепортиране“на излишната ентропия извън системата, играейки ролята на демона на Максуел. Това позволява на устройството действително да постигне състояние, еквивалентно на вечна машина за движение от втори вид.
Промоционално видео:
Всъщност, разбира се, това устройство не е машина за непрекъснато движение - както обяснява Лесовик, за неговата работа е необходимо постоянно да се актуализират „демоничните“кубити, които почистват системата на ентропията, като ги охлаждат по специален начин. От друга страна, това се прави извън самото устройство, което ни позволява да кажем, че формално вторият закон на термодинамиката все пак е нарушен вътре в него.
Сега Лесовик и неговите колеги прилагат тази идея на практика, създавайки подобна вечна машина за движение, базирана на свръхпроводящи кубити - транмони.