Квантовая теория считает возможным нарушения второго закона термодинамики

Фото из открытых источников

Европейскими и японскими физиками-теоретиками открыты свидетельства того, что второе начало термодинамики не обязательно вписывается в квантовую теорию информации. Это, в свою очередь, делает возможным существование его локальных нарушений в ряде исключительных ситуаций.

Пресс-служба Университета Нагойи в Японии сообщает о том, какую практическую пользу можно извлечь из этого открытия. Например, это понимание поможет при создании квантовых компьютеров и нанодвигателей. Одним из базисных положений современной физики является концепция "стрелы времени". Она подразумевает, что время движется линейно и лишь из прошлого в будущее, "отмотать" его назад невозможно. Отсюда уровень энтропии Вселенной, то есть, ее хаотичность, постоянно и неуклонно растет.

Эта идея и выражена во втором законе термодинамики, который, как считается, управляет жизнью Вселенной на всех уровнях. Семь лет назад специалисты МФТИ выяснили, что второе начало термодинамики всё же может быть нарушено на квантовом уровне. Они создали квантовый аналог "демона Максвелла", гипотетического существа, которое сортирует быстрые и медленные молекулы, а также способно обращать время вспять внутри квантового компьютера.

Расчеты показывают, что при особых условиях, что допускаются квантовой теорией информации, "демон Максвелла" извлечёт больше энергии из системы, чем он затратит на этот процесс. Это говорит о нарушении второго закона термодинамики.

Открытие, считают физики, поможет разрабатывать новые методы обработки информации в квантовых вычислительных системах. Вторым бонусом станут возможности создания новых форм квантовых аналогов тепловых двигателей, что смогут "перекачивать" тепло и выполнять механическую работу с крайне малыми потерями энергии.