Съдържанието на блога с форматиране в Markdown
Добре, искам да си представим нещо заедно.
Знаете ли как, когато си налеете горещо кафе, топлината винаги се разпространява навън? Тя се разпръсква в по-хладния въздух около чашата. Винаги. Без изключения, нали? Това е вторият закон на термодинамиката — ентропията, тенденцията на вселената към безпорядък, винаги нараства. Топлината преминава от горещите към студените обекти. Край на историята.
Освен ако… не ви кажа, че учените току-що откриха начин да накарат топлината да тече обратно?
Знам. И на мен мозъкът ми направи малко салто, когато за първи път прочетох за това.
Страхотната (гореща?) наука зад това
Ето какво е удивително: международен екип изследователи доказа, че при много специфични квантови условия всъщност можете да накарате топлината да тече от по-хладна зона към по-топла. Това е като да наблюдавате река, която тече нагоре по хълма. Не би трябвало да се случва. Вселената има правила, хора!
Как успяха да го постигнат? Те се възползваха от една от най-объркващите особености на квантовата физика: суперпозицията. Вероятно знаете основите — квантовите частици могат да съществуват в множество състояния едновременно, докато не бъдат наблюдавани. Този екип използва това свойство, за да създаде нещо, наречено „неопределен причинен ред“ (ICO за кратко), което е точно толкова странно, колкото звучи.
Помислете за това по следния начин: вместо А да се случи, после Б — или Б, после А — квантовата система всъщност… прави и двете едновременно. Системата никога всъщност „не знае“ коя страна е гореща и коя студена, до самия край. И в тази неопределеност се случва магия (добре, физика).
Запознайте се с Демона на Максуел — квантовата версия
Изследователите всъщност черпят вдъхновение от прочут мисловен експеримент, измислен от Джеймс Клерк Максуел през 1867 г. Той си представя малък „демон“, седнал на преграда между две газови камери — едната гореща, другата студена. Това малко създание теоретично може да сортира частиците, като пуска студените да се придвижват към горещата страна и блокира горещите да влизат в студената. На теория това би намалило ентропията. Което би нарушило втория закон.
Но ето го уловката: за да работи това наистина, без да се нарушат законите на физиката, паметта на демона трябва периодично да се изтрива. След като отчетете енергията, необходима за изтриването на тази памет, ентропията отново се повишава. Вселената балансира сметките си.
Новото изследване взема тази концепция и ѝ придава квантово подобрение. Те я наричат квантов превключвател — система, при която кубит (квантовият еквивалент на обикновения бит в компютъра) може същевременно да бъде в състояние „0“ и „1“, определяйки реда, в който се случват нещата. Поради тази квантова неяснота вторият закон бива… нека кажем, леко убеден да се отпусне.
Тестване на хипотезата
Сега, ето къде става още по-интересно (игра на думи, напълно умишлена). Това не бяха просто математически спекулации. Екипът всъщност изгради реален експеримент, използвайки — изчакайте — лъч свет