A blogbejegyzés tartalma markdown formázással
Rendben, képzelj el velem valamit.
Tudod, amikor megöntesz egy csésze forró kávét, a hő mindig kifelé áramlik? Szétterjed a hűvösebb levegőben. Mindig. Kivétel nélkül, igaz? Ez a termodinamika második főtétele – az entrópia, az univerzum rendezetlenségre való hajlama mindig nő. A hő a melegebb testtől a hidegebb felé áramlik. Ennyi.
Kivéve… mi van, ha azt mondom, hogy a tudósok most találtak egy módot arra, hogy a hő fordítva áramoljon?
Tudom. Az én agyam is egy kis szaltót végzett, amikor először olvastam erről.
A menő (forró?) tudomány a háttérben
Itt a lényeg: egy nemzetközi kutatócsoport bebizonyította, hogy nagyon specifikus kvantumfeltételek mellett tényleg elérhető, hogy a hő a hűvösebb területről a melegebb felé áramoljon. Ez olyan, mintha egy folyót látnánk felfelé folyni. Nem kellene megtörténnie. Az univerzumnak szabályai vannak, emberek!
Hogyan csinálták? A kvantumfizika egyik legelképesztőbb tulajdonságát használták ki: a szuperpozíciót. Valószínűleg ismered az alapokat – a kvantumrészecskék egyszerre több állapotban is létezhetnek, amíg meg nem figyeljük őket. Ez a csapat ezt a tulajdonságot használta fel arra, hogy létrehozzanak egy úgynevezett „határozatlan kauzális sorrendet” (röviden ICO), ami pontosan olyan furcsa, amilyennek hangzik.
Gondolj így: ahelyett, hogy először A történne, majd B – vagy fordítva –, a kvantumrendszer valahogy… mindkettőt egyszerre csinálja. A felállás valójában sosem „tudja”, melyik oldal a forró és melyik a hideg, egészen a végéig. És ebben a bizonytalanságban történik a mágia (nos, a fizika).
Ismerkedj meg Maxwell démonával – a kvantum verzióval
A kutatók valójában egy híres gondolkodási kísérletből merítettek ihletet, amelyet James Clerk Maxwell álmodott meg 1867-ben. Egy apró „démont” képzel el egy partíció mellett, amely két gáztartályt választ el egymástól – az egyik forró, a másik hideg. Ez a kis lény elméletileg szétválogathatná a részecskéket, engedve a hidegeket a forró oldalra sodródni, és blokkolva a forrókat a hideg oldalra jutástól. Elméletileg csökkentené az entrópiát. Ami sértené a második főtételt.
De itt a csavar: hogy ez tényleg működjön a fizika megsértése nélkül, a démon memóriáját időnként törölni kell. Ha figyelembe vesszük a memória törléséhez szükséges energiát, az entrópia újra megnő. Az univerzum kiegyenlíti a könyveit.
Ez az új kutatás ezt a koncepciót veszi át, és kvantumfrissítést ad neki. Kvantumkapcsolónak nevezik – egy olyan felállás, ahol egy qubit (a hagyományos számítógépes bit kvantum megfelelője) lényegében egyszerre lehet „0” és „1” állapotban, meghatározva az események bekövetkezési sorrendjét. Ennek a kvantumos homályosságnak köszönhetően a második főtételt… mondjuk úgy, finoman meggyőzik, hogy lazítson egy kicsit.
Tesztelésre került
Nos, itt válik még menőbbé (a szójáték szándékos). Ezek nem pusztán matematikai elmélkedések voltak. A csapat valódi kísérletet épített – várj csak – egy fénysugár segítségével.
Felhasítottak egy fotonnyalábot szuperpozíció