Физики прочитали «мысли» демона Максвелла

Международная команда ученых сумела заглянуть внутрь явления, известного как "демон Максвелла", и не только измерить полученную им энергию, но и описать процесс сохранения информации в его "памяти".

Демон Максвелла — мысленный эксперимент, предложенный физиком Джеймсом Максвеллом в XIX веке для объяснения кажущегося парадокса Второго закона термодинамики. Напомним его суть: имеется сосуд с газом, разделенный перегородкой, с дверцей, которой управляет некое существо, тот самый гипотетический демон. Оно пропускает горячие молекулы, пролетающие из левой части в правую, и холодные, пролетающие в обратном направлении. Тогда через какое-то время все быстрые горячие молекулы окажутся справа, а медленные — слева. Таким образом, возникнет разница давлений и равновесная система выйдет из равновесия, то есть энтропия понизится, вопреки Второму закону термодинамики.

«В 1980-х эта история получила продолжение. Информация о свойствах молекул должна сохранятся в памяти демона. Эта информация требует энергетических затрат, которые сокращают до нуля энергию, которую получил демон. Таким образом парадокс разрешается», — говорит доктор Джанет Андерс из Эксетерского университета (Великобритания).

«Главное преимущество Китая — сяомизация»

В нынешнем исследовании физики создали квантового демона Максвелла, воплощенного в микроволновом резонаторе, который получает энергию от сверхпроводящего кубита. При помощи томографии ученые измерили выполненную демоном работу, проследив за изменением энтропии и энергий кубита и резонатора. Таким образом они смогли полностью описать «память» демона и показать, что она является составной частью термодинамического процесса.

«Тот факт, что система ведет себя сообразно квантовой механике, означает, что частица может иметь одновременно и высокую, и низкую энергию, а не только либо одну, либо другую, как думал Максвелл», — сообщает доктор Андрес.

Это исследование взаимодействия квантовой физики и термодинамики, опубликованное в журнале PNAS, является важным шагом в разработке теории термодинамических процессов в наномасштабе, пишет Phys.org.

«Главное — не относиться к биткоину как к средству платежа»

Возможность локальных нарушений Второго закона термодинамики в квантовых системах показали физики Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США. Они указали на определенные состояния, при которых энтропия в короткие сроки может понижаться. Это дает платформу для практической реализации квантового демона Максвелла, который позволит создать локальный квантовый вечный двигатель.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Подросток установил шесть рекордов по математике за день: в чем секрет
Новости
Эту звезду искали 40 лет: она состоит из очень необычной материи
Новости
Найдена связь между взрывом сверхновой и эволюции жизни на Земле
Новости
«Случайность маловероятна»: в Балтике поврежден интернет-кабель
Новости
SpaceX запустит телескоп для защиты Земли: как он будет работать
Новости
Ученые создают датчики, похожие на усики комаров, для обнаружения землетрясений
Наука
ИИ диагностирует диабет, ВИЧ и COVID по одному образцу крови
Наука
Китайские генетики создали «рис для укрепления здоровья сердечной системы»
Наука
Тяжелое генетическое заболевание вылечили до рождения в утробе матери
Наука
Высокоскоростная съемка показала, что происходит с каплей при падении в бассейн
Наука
В России создали ИИ-платформу для ускоренной разработки лекарств
Иннополис
Физики побили рекорд Китая по удержанию плазмы в искусственном Солнце
Наука
Мертвая галактика посылает мощные радиовсплески: ученые не могут это объяснить  
Космос
«Невозможная» пара звезд-вампиров странно ведет себя в космосе
Космос
В iPhone 16e стоят чипы, которые оказались недостаточно хороши для iPhone 16
Новости
Выяснилось, как темная тема на сайтах влияет на гаджеты
Новости
Ученые впервые создали «пластичный» инопланетный лед
Наука
В каких странах больше боятся замены людей на ИИ, показало исследование
Наука
Мини-землетрясения под ледяным щитом Гренландии могут изменить уровень моря
Наука
Посмотрите, как Blue Ghost летит над обратной стороной Луны
Космос