Лента TH Новости Глобальные вызовы


Физики доказали, что невозможно охладить объект до абсолютного нуля

∴ 129

В 1912 году химик Вальтер Нернст предположил, что охлаждение объекта до абсолютного нуля невозможно за ограниченное время и ресурсы. Сегодня эта идея, называемая принципом недостижимости, является наиболее общепринятой версией третьего закона термодинамики.

217

Чтобы доказать третий закон, физики использовали идеи из компьютерной науки и квантовой теории информации. Там общая проблема заключается в определении объема ресурсов, необходимых для выполнения определенной задачи. Когда применяется охлаждение, возникает вопрос, сколько труда нужно сделать и насколько большим должен быть резервуар для охлаждения?

Физики показали, что охлаждение системы до абсолютного нуля требует либо бесконечного количества работы, либо бесконечного резервуара. Этот вывод согласуется с общепринятым физическим объяснением недостижимости абсолютного нуля: по мере того, как температура стремится к нулю, энтропия системы стремится к нулю и не представляется возможным погрузить систему в состояние нулевой энтропии за конечное число шагов.

Одна из приятных особенностей нового доказательства состоит в том, что оно относится не только к крупным, классическим системам (которые традиционная термодинамика обычно имеет в виду), но также к квантовым системам и к любому мыслимому типу охлаждения.

По этой причине результаты имеют широкое теоретическое значение. Охлаждение до очень низких температур является ключевым компонентом многих технологий, таких как квантовые компьютеры, квантовое моделирование и высокоточные измерения. Понимание того, что нужно, чтобы приблизиться к абсолютному нулю, может помочь в разработке и оптимизации будущих протоколов охлаждения сложных, вычислительных систем.

Филипп Дончев