Para saintis Rusia telah menemui cara untuk membuat alat kuantum yang melanggar undang-undang termodinamik kedua dan mempunyai kecekapan hampir 100%, menurut artikel yang diterbitkan dalam jurnal Physics Review A.
Mana-mana mesin haba terdiri daripada pemanas, yang sebenarnya merupakan sumber tenaga, dan peti sejuk, yang tugasnya adalah menyejukkan cecair kerja mesin. Peti sejuk menurunkan entropi motor dan tidak dapat tidak membuang sebahagian tenaga haba dari pemanas. Itulah sebabnya kecekapan enjin haba tidak pernah mencapai 100%,”jelas Andrey Lebedev, pekerja Universiti Teknikal Zurich dan MIPT di Dolgoprudny.
Salah satu asas fizik dan kosmologi moden adalah konsep yang disebut anak panah masa - postulat bahawa waktu di Alam Semesta kita bergerak secara eksklusif dalam satu arah, dari masa lalu ke masa depan. Dengan kata lain, kita bergerak melalui ruang empat dimensi hanya dalam satu arah sepanjang paksi masa, dan mustahil untuk "mundur" waktu kembali.
Dari sudut pandang fizik, ini ditunjukkan dalam kenyataan bahawa dengan berlalunya waktu, kekacauan, kekacauan alam semesta, keadaan yang disebut oleh saintis entropi, terus berkembang. Sebagai contoh, proses ini menampakkan diri dalam bagaimana keadaan tenaga Alam Semesta berubah. Prinsip itu, yang sering disebut oleh para saintis sebagai "hukum termodinamika kedua", dianggap sebagai aturan yang tidak dapat dipecahkan yang mengatur kehidupan seluruh alam semesta di semua tingkatan.
Gordey Lesovik dan Andrey Lebedev. Foto: MIPT
Setahun yang lalu, saintis dari Institut Fizik dan Teknologi Moscow di bawah pimpinan Gordey Lesovik dari Institut Fizik Teoretikal Akademi Sains Rusia mendapati bahawa undang-undang termodinamik kedua dapat dilanggar pada tahap kuantum. Ini membuka jalan untuk penciptaan analog kuantum dari iblis Maxwell yang terkenal - makhluk hipotesis yang menyusun molekul yang cepat dan lambat.
Idea ini mendorong para saintis untuk berfikir bahawa "setan" kuantum seperti itu dapat digunakan untuk membuat mesin yang kecekapannya akan 100%. Untuk perkembangannya, para saintis mengusulkan untuk menggunakan dua pasang qubit - modul komputasi dasar dan sel memori komputer kuantum, yang saling berkaitan pada tahap kuantum.
Qubit dalam mesin Lesovik dan rakan-rakannya melakukan dua fungsi - mereka menyerap haba dan membiarkan "teleporting" kelebihan entropi keluar dari sistem, memainkan peranan sebagai syaitan Maxwell. Ini membolehkan peranti benar-benar mencapai keadaan yang setara dengan mesin gerakan kekal jenis kedua.
Video promosi:
Sebenarnya, tentu saja, peranti ini bukan mesin gerakan yang berterusan - seperti yang dijelaskan oleh Lesovik, untuk pengoperasiannya, perlu sentiasa mengemas kini qubit "setan", yang membersihkan sistem entropi dengan menyejukkannya dengan cara yang istimewa. Sebaliknya, ini dilakukan di luar peranti itu sendiri, yang memungkinkan kita untuk mengatakan bahawa secara formal undang-undang termodinamika kedua tetap dilanggar di dalamnya.
Kini Lesovik dan rakan-rakannya menerapkan idea ini dalam praktiknya, mencipta mesin gerakan yang serupa berdasarkan qubit - transmon superkonduktor.
