Лента TH Новости Глобальные вызовы


Демон Максвелла заработал с квантовым измерением

∴ 226

Физики предложили новый тип демона Максвелла (гипотетический агент, который извлекает работу из системы, уменьшая энтропию системы) лишь наблюдая систему, используя квантовые колебания и квантовую суперпозицию.

647

Команда Алексы Аффелия в CNRS и Université Grenoble Alpes опубликовала статью о новом демоном Максвелла в недавнем выпуске «Physical Review Letters».

В классическом мире термодинамика учит нас, как извлекать энергию из тепловых флуктуаций, вызванных большой системой (например, газом или водой), связывая ее с горячим источником. В квантовом мире системы малы, и они могут колебаться, даже если они не горячие, а просто потому, что они измеряются. В нашей статье мы показываем, что можно извлечь энергию из этих квантовых флуктуаций, индуцированных квантовым измерением.Алекса Аффелия, глава исследования.

Джеймс Клерк Максвелл предложил концепт первого демона (около 1870 года), многие другие версии были теоретически и экспериментально исследованы. Совсем недавно физики начали исследовать демонов Максвелла, которые действуют в квантовом режиме, что в один прекрасный момент может иметь последствия для квантовых информационных технологий.

Большинство квантовых версий демона имеют пару общих черт: они термически управляются тепловой ванной, а демон делает измерения только для извлечения информации. Измерения фактически не извлекают никакой работы, но информация, полученная измерениями, позволяет демонам воздействовать на систему, так что энергия всегда извлекается из цикла.

Новый демон Максвелла отличается от предыдущих версий тем, что нет тепловой ванны – демон не термически управляется, а измеряется. Кроме того, измерения имеют несколько целей: они не только извлекают информацию о состоянии системы, но также являются «топливом» для извлечения работы из системы. Это связано с тем, что, когда демон выполняет измерение на кубите в предлагаемой системе, измерение проецирует кубит из одного состояния в суперпозицию состояний, которая обеспечивает энергию для кубита просто из-за процесса измерения. В своей работе физики предложили эксперимент, в котором проективные квантовые измерения без разрушения могут быть выполнены с импульсами свечения, повторяющимися каждые 70 наносекунд или около того.

Поскольку недавние эксперименты уже продемонстрировали возможность проведения измерений на таких высоких частотах, физики ожидают, что новый демон Максвелла может быть легко реализован с использованием существующих технологий. В будущем они также планируют исследовать потенциальные приложения для квантовых вычислений.

Фактически, при успешной интеграции, мы получим компьютеры, чья мощь будет сопоставима с современными суперкомпьютерами, корпус будет иметь размеры классического ПК, а энергии он будет потреблять разве что для вывода информации на дисплей. Или куда нам будет угодно.

Филипп Дончев