Font Size

SCREEN

Layout

Menu Style

INFOFIZ

Поиск по сайту

Воскресенье, 05 Февраль 2017 22:56

Физики нарушили второй закон термодинамики в квантовом мире

Автор 
Оцените материал
(0 голосов)

  Чердак. Одна из формулировок второго закона термодинамики, закон неубывания энтропии в замкнутых системах, может нарушаться. Энтропия, как выяснила международная группа ученых, может убывать в энергетически изолированных квантовых системах.

   В 1870-х годах принцип роста энтропии (неупорядоченности) был сформулирован Людвигом Больцманом в его так называемой H-теореме (произносится «аш-теорема»). Она гласит, что величина энтропии в замкнутой системе либо растет, либо остается постоянной. После появления квантовой механики ученые предположили, что «корни» H-теоремы связаны с квантовыми явлениями.

   Группа под руководством Гордея Лесовика, ведущего научного сотрудника Лаборатории квантовой теории информации МФТИ и Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН сформулировала H-теорему на языке квантовой физики. В результате ученые обнаружили условия, при которых второй закон термодинамики может локально нарушаться.

   «Мы нашли квантового демона Максвелла, который может уменьшить энтропию в системе, причем даже не измеряя ее состояние», — говорит Лесовик.

 Квантовый демон Максвелла

   Квантовый демон Максвелла. Изображение: Джанни Блаттер (Gianni Blatter), профессор Института теоретической физики в Цюрихе, соавтор исследований

   Демон Максвелла — мифическое существо, придуманное британским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом во второй половине XIX века для того, чтобы объяснить парадокс второго начала термодинамики. Демон должен был повысить упорядоченность системы, которая в соответствии с законами физики сама по себе (в изолированной системе) возрастать не может.

   Второй закон термодинамики может локально нарушаться в квантовых системах относительно небольшого, но макроскопического размера — сантиметры и даже метры. Существенное различие состоит в том, что если в классической физике уменьшение энтропии связано с передачей энергии, а именно с охлаждением, то в квантовом мире снижение энтропии может происходить без передачи энергии — за счет явления квантовой запутанности, при котором квантовые объекты, например кубиты (искусственные атомы, элементы хранения информации в квантовом компьютере), оказываются связаны друг с другом, и при изменении состояния одного кубита меняются состояния другого, запутанного с ним. То есть происходит обмен не энергией, а квантовым состоянием.

   Это значит, что если взять энергетически изолированную систему, например один кубит, и еще один вспомогательный кубит, специальным образом настроенные на взаимодействие друг с другом, так что итогового обмена энергией не будет, то можно уменьшать энтропию «рабочего» кубита, «перенося» энтропию на «вспомогательный», находящийся в стороне от основного процесса, работы, которую совершает система.

   По словам ученого, результаты исследования можно использовать для создания квантового холодильника и охлаждения как обычных компьютеров, так и квантовых.

   По словам Лесовика, ученые в ближайшее время планируют провести экспериментальную проверку этого эффекта.

   Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Источник Чердак.

Прочитано 961 раз Последнее изменение Воскресенье, 05 Февраль 2017 23:09

Теги

UGrokit web WWW Опыты Фарадея Правило Ленца Тим БернерсЛи Циклическая частота Эйнштейн Электростатика Явление электромагнитной индукции амплитуда астрономия атмосфера волна вопросы гаджеты гидростатика гидроэлектростанции диапазон радиоволн динамика дифракция жесткость закон Архимеда закон Фарадея законы Кеплера из жизни физиков изображение в линзе интерференция кинематика кинетическая энергия книги колебания компьютерная мышь космическая скорость линза магнетизм магнитное поле магнитные явления маятник молекулярная физика мощность мощность тока музыка нанотехнологии насыщенный пар неравномерное движение облака образование капель оптика отражение света параллельное соединение переменный ток период последовательное соединение почему почитать правило левой руки преломление света природа причина стресса психология работа работа тока равноускоренное движение радиоволна радиоволны разгрузка распространение радиоволн релаксация самоиндукция сила Ампера сила Архимеда сила Лоренца сила тока сила упругости скорость солнечная система солнце средняя скорость статика стресс термодинамика уравнение гармонических колебаний ускорение фаза физика звука физика и музыка формулы по физике фотография частота шнобелевская премия электрический ток электрическое поле электродинамика электролиз электромагнитная волна электромагнитная индукция энергетика энергия юмор

Все права защищены

   Все материалы взяты из открытых источников и представлены исключительно в ознакомительных целях, только на локальном компьютере. 
   Все права на статьи, книги, видео и аудио материалы принадлежат их авторам или правообладателям и издательствам и отмечены соответствующими ссылками на первоисточники. Любое распространение и/или коммерческое использование без разрешения законных правообладателей не разрешается. 
   Если Вы являетесь автором материалов или обладателем авторских прав, и Вы возражаете против его использования на моем интернет-ресурсе - пожалуйста, свяжитесь со мной. Информация будет удалена в максимально короткие сроки.
   Спасибо тем авторам и правообладателям, которые согласны на размещение своих материалов на моем сайте! Вы вносите неоценимый вклад в обучение, воспитание и развитие подрастающего поколения.

Правообладателям

Об авторе   Контакты

Статистика

Яндекс.Метрика

 

 

 

​ 

Сейчас на сайте

Сейчас 136 гостей и ни одного зарегистрированного пользователя на сайте