|
Физики нарушили закон, поменяв причину и следствие
|
|
|
|
Международная группа ученых описала поистине удивительный сценарий: две квантовые камеры направляют тепловую энергию от более холодной стороны к более теплой. Другими словами, происходит процесс, противоположный тому, как обычно распространяется тепло. Для достижения своей цели ученые использовали самое знаковое свойство квантовой физики — суперпозицию, при которой система может находиться в двух состояниях одновременно. Суперпозиция создает динамическую систему, называемую неопределенным причинно-следственным порядком (НПП), в которой некая скрытая третья сила может воздействовать на два резервуара, не зная наверняка, что в них находится, то есть она никогда не знает, какая «сторона» была горячей, а какая — холодной. Исследование ученых опубликовано в журнале Physical Review Letters.
|
|
|
|
Подобные исследования направлены на то, чтобы приблизить квантовую и классическую физику к единой теории гравитации. Например, хотя НПП объясняет некоторые аспекты этого открытия, ученые утверждают, что их установка работает и в рамках классической причинно-следственной связи. Журналистка Чайтанья Гупта объясняет суть идеи в статье, опубликованной в журнале Physics World:
|
|
|
|
«Представьте себе две камеры с газом, расположенные рядом и разделенные проницаемой мембраной. Теперь представьте себе маленького агента, или «демона», стоящего рядом с перегородкой. Что, если демон позволит частицам холодного газа переместиться в более горячую камеру, но не даст частицам горячего газа попасть в более холодную камеру?»
|
|
|
|
|
|
|
Чтобы эта установка не нарушала второй закон термодинамики, память демона время от времени должна стираться, что, согласно математическим расчетам, восстанавливает общее количество энтропии (хаоса) в системе. Идея такого «вмешивающегося» демона широко известна как квантовый переключатель, который позволяет задавать или выбирать путь причинно-следственных связей с помощью кубита (квантового бита) — наименьшей единицы квантовых вычислений.
|
|
|
|
Традиционные вычисления в конечном счете представляют собой последовательность из многих миллионов (неквантовых) переключателей, которые принимают значения 0 и 1, обозначающие направление электрического тока. Квантовый переключатель выполняет ту же функцию в квантовых вычислениях, но теоретически может одновременно находиться в состояниях 0 и 1, обеспечивая суперпозицию.
|
|
|
|
Но как это работает в реальном мире? Чтобы воплотить эти математически обоснованные идеи в жизнь, ученые провели эксперимент с использованием света: они разделили луч на две части, чтобы реализовать идею суперпозиции, а затем расположили два получившихся луча так, чтобы они соответствовали двум резервуарам с частицами. Эксперимент показал, что полученные значения более чем на 99% соответствуют ожидаемым теоретическим.
|
|
|
|
Эти результаты применимы как к квантовому переключателю в суперпозиции, так и к заданному причинно—следственному порядку, но ученые объясняют, что версия квантового переключателя может быть более гибкой для использования в “фотонике свободного пространства” - сценарии, где поток не проходит через волоконно-оптический кабель или другую твердую среду. А без необходимого носителя ученые могли бы направлять подобные лучи на огромные расстояния без дополнительной логистики (и накладных расходов), связанных с километрами проводов или оптоволокна.
|
|
|
|
Источник
|
