Ryska forskare har hittat ett sätt att skapa en kvantitet som bryter mot termodynamikens andra lag och har en effektivitet på nästan 100%, enligt en artikel publicerad i tidskriften Physics Review A.
”Varje värmemotor består av en värmare, som i själva verket är en energikälla och ett kylskåp, vars uppgift är att kyla motorns arbetsvätska. Kylskåpet sänker motorens entropi och slösar oundvikligen en del av värmeenergin från värmaren. Därför når verkningsgraden för en värmemotor aldrig 100%, förklarar Andrey Lebedev, anställd vid Tekniska universitetet i Zürich och MIPT i Dolgoprudny.
En av grunden till modern fysik och kosmologi är begreppet den så kallade tidens pil - postulatet att tiden i vårt universum rör sig uteslutande i en riktning, från det förflutna till framtiden. Med andra ord, vi rör oss genom fyrdimensionellt rymd i bara en riktning längs tidsaxeln, och det är omöjligt att "spola tillbaka" tiden tillbaka.
Ur fysikens synvinkel manifesteras detta i det faktum att med tiden växer oorden, kaos i universum, ett tillstånd som forskare kallar entropi, stadigt. Till exempel manifesteras denna process i hur tillståndet för universumets energi förändras. Principen, som forskare ofta kallar "den andra lagen om termodynamik", anses vara en okrossbar regel som styr hela universumets liv på alla nivåer.
Gordey Lesovik och Andrey Lebedev. Foto: MIPT
För ett år sedan upptäckte forskare från Moskva institutet för fysik och teknik under ledning av Gordey Lesovik från Institutet för teoretisk fysik vid Ryska vetenskapsakademin att termodynamikens andra lag kan kränkas på kvantnivå. Detta öppnade vägen för skapandet av en kvanteanalog av den berömda demonen Maxwell - en hypotetisk varelse som sorterar ut snabba och långsamma molekyler.
Denna idé fick forskare att tänka att sådana kvant "demoner" kan användas för att skapa en maskin vars effektivitet är 100%. För sin utveckling föreslår forskare att använda två par qubits - elementära beräkningsmoduler och minneceller från kvantdatorer, sammankopplade på kvantnivå.
Lesarna i Lesoviks motor och hans kollegor utför två funktioner - de absorberar värme och tillåter "teleportera" överskotts entropi utanför systemet och spelar rollen som Maxwells demon. Detta gör att enheten faktiskt kan uppnå ett tillstånd som är ekvivalent med en evig rörelsemaskin av den andra typen.
Kampanjvideo:
Faktum är att den här enheten naturligtvis inte är en evig rörelsesmaskin - som Lesovik förklarar, för dess drift är det nödvändigt att ständigt uppdatera de”demoniska” qubitsna, som rensar systemet för entropi genom att kyla dem på ett speciellt sätt. Å andra sidan görs detta utanför själva anordningen, vilket tillåter oss att säga att formellt sett bryts termodynamikens andra lag ändå inuti den.
Nu implementerar Lesovik och hans kollegor denna idé i praktiken och skapar en liknande evig rörelsemaskin baserad på superledande qubits - transmoner.
