Veda

Kvantové zapletenie môže mať hlboké spojenie s parným strojom: ScienceAlert

po roku všetko okrem popierania možnostiDvojica teoretických fyzikov z Japonska a Holandska zistila, že kvantové zapletenie má niečo zásadne spoločné s fyzikou, ktorá poháňa parné stroje, vysušuje ponožky a dokonca drží šípku času smerujúcu jedným smerom.

Táto univerzálna vlastnosť, ak je skutočne prítomná, ako naznačujú, by ovládala všetky transformácie medzi zapletenými systémami a poskytla fyzikom spôsob, ako merať a porovnávať zapletenie okrem počítania – a manipulácie – zapletených párov.

Kvantová previazanosť, tendencia kvantovej nejednoznačnosti rôznych objektov matematicky splývať, je základnou súčasťou kvantové výpočty So superpozíciou. Keď častice, atómy alebo molekuly na seba vzájomne pôsobia, poznanie jedného o jednom nám hovorí niečo o druhom.

Fyzici sa v snahe splniť tieto počítačové sny zaoberali predovšetkým tým, ako dostať dve častice do zapleteného stavu a rozrušiť ich tak, aby sa nerozpadli a mohli spoľahlivo prenášať informácie na veľké vzdialenosti.

Menej sa však uvažovalo o tom, či je možné zapletené častice previesť z jedného kvantového stavu do druhého, aké ťažké by to bolo, koľko možných usporiadaní existuje a či je proces zapletenia v konečnom dôsledku reverzibilný.

V termodynamike reverzibilita opisuje ideálne procesy, ktoré možno vrátiť späť tak, že systém – a vesmír – zostanú efektívne nezmenené. Napríklad premena vody na paru pomocou tepla môže pohybovať piestom, zatiaľ čo piest, ktorý tlačí na paru, ju môže vrátiť do horúceho kvapalného stavu.

Ak by sa podarilo vyriešiť aj teoreticky zložité situácie, mohlo by to znamenať ďalšie paralely. termodynamika Môže poukázať na hlbšiu pravdu v kvantovej mechanike.

„Naša práca slúži ako prvý dôkaz, že reverzibilita je dosiahnuteľný fenomén v teórii zapletenia,“ Hovoria Kvantový fyzik Bartosz Regula z RIKEN Center for Quantum Computing v Japonsku, ktorý sa na štúdii spojil s Ludovico Lami z Amsterdamskej univerzity.

READ  USA stanovili záznam prípadu koronavírusu uprostred nového prepätia

„Nielenže má okamžité a priame uplatnenie v základoch kvantovej teórie, ale tiež nám pomôže pochopiť konečné limity našej schopnosti efektívne manipulovať so zapletením v praxi,“ Regula. Hovoria,

Reverzibilné procesy v realite nemôžu nastať, ďakujem druhý termodynamický zákon, je zhrnutá do konceptu známeho ako entropiaTo diktuje, že uzavretý systém nebude mať energiu potrebnú na úplné zvrátenie akejkoľvek zmeny do nového stavu.

Chcete obrátiť ten piest? Energiu budete musieť načerpať niekde inde. Keďže vesmír je uzavretý systém a nemôže získavať energiu odnikiaľ, jeho entropia sa bude vždy zvyšovať.

Vzhľadom na silné spojenie medzi entropiou a reverzibilitou v termodynamike by identifikácia paralely v zapletení mohla mať hlboké dôsledky na pochopenie kvantových transformácií.

Aby sa stanovila „entropia“ zapletenia, Regula a Lami museli ukázať, že zmeny zapletenia môžu byť skutočne reverzibilné, rovnako ako práca a teplo sa dajú premeniť v termodynamike.

Návrh, že existuje nejaký druh „entropie“ zapletenia, je náhlym zvratom od Reguly a Lamiho, ktorí minulý rok zverejnili predmet štúdia fyzika prírody Tvrdilo sa, že „v zapletení napokon neexistuje žiadny iný zákon o manipulácii“.

Spárovať uzavrel Pretože zapletené častice budú mať vždy za následok určitú stratu tohto zapletenia, ktorú nemožno nikdy úplne obnoviť, nebude možné zmeniť jeden kvantový stav alebo zdroj na iný a späť.

„Môžeme dospieť k záveru, že žiadna jednotlivá veličina, ako napríklad entropia zapletenia, nám nemôže povedať všetko, čo je potrebné vedieť o povolených transformáciách zapletených fyzických systémov,“ povedal vtedy Lami,

Ale tieto zistenia ho neznepokojovali. skôr oni myslel, že to naznačuje Jednotná teória zapletenia, ak nejaká existovala, bola oveľa zložitejšia ako klasické zákony termodynamiky. Takže čísla ďalej lámali.

Ich najnovšia ponuka využívajúca pravdepodobnostné zmeny zapletenia, ktoré fungujú len na krátky čas, ale ponúkajú väčšiu silu, ukazuje, že reverzibilný rámec pre zapletenie môže byť možný.

READ  Tu je príklad, ako dnes večer vidieť vzácnu kombináciu Jupitera, Merkúra a Saturnu

ale Regula verí Ukazuje, ako môže transformácia zapletených častíc fungovať v praxi, a nielen ukazuje, že je to štatisticky možné, ale zahŕňa aj riešenie matematických problémov, „ktoré sa doteraz vyhýbali všetkým pokusom o ich vyriešenie“.

Práca dvojice je navyše odklonom od predchádzajúcich snáh charakterizovať určité kvantové transformácie, pretože zvažuje iba transformácie, ktoré je možné dosiahnuť s určitými pravdepodobnosťami – bez ohľadu na to, aké malé sú tieto obmedzenia. V dôsledku toho tieto pravdepodobnosti nemusia byť dostatočné na preukázanie existencie opakovateľných, reverzibilných zmien stavov zapojených do správania.

„Pochopenie presných požiadaviek na zachovanie reverzibility zostáva fascinujúcim otvoreným problémom,“ Hovorí Regula,

Štúdia bola zverejnená komunikácia prírody,

Related Articles

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *

Back to top button
Close
Close