Сообщить об ошибке на сайте
URL
Ошибка
Научный прогресс

Физики Института базовых наук в Ульсане (Южная Корея) впервые экспериментально продемонстрировали «информационный двигатель» — ранее существовавшее лишь в теории устройство, превращающее информацию в работу с почти 100-процентной эффективностью.

Традиционно максимум эффективности, с которой двигатель может превращать энергию в работу, ограничен вторым законом термодинамики. Однако эксперименты последних 10 лет показали, что эту границу можно перейти, если двигатель сможет получать информацию из окружающей среды и превращать ее в работу. Эти «информационные двигатели» (или «демоны Максвелла», в честь первого, кто предложил такой мысленный эксперимент) возможно реализовать благодаря фундаментальной связи информации и термодинамики, которую ученые еще только пытаются осознать в полной мере.

Govind Paneru

Обобщенный второй закон термодинамики утверждает, что работа, полученная из «информационного двигателя», ограничена суммой двух компонентов: первый — это разница свободной энергии между финальным и начальным состоянием (это единственное ограничение, наложенное на обычные двигатели традиционным вторым законом термодинамики) и объем доступной информации (эта часть устанавливает верхний предел дополнительной работы, которую можно получить из информации). Однако, до сих пор не существовало никакой экспериментальной информации по этим вопросам.

Для достижения максимальной эффективности, предсказанной обобщенным вторым законом термодинамики, ученые разработали и привели в действие «информационный двигатель», сделанный из частицы, пойманной светом при комнатной температуре. Случайные температурные флуктуации вызывают броуновское движение частицы, а фотодиод следит за изменением ее положения с точностью 1 нм. Если частица отходит на определенное расстояние от начального положения, свет движется в ее направлении. Процесс повторяется, так что со временем двигатель переносит частицу в желаемое направление просто получая работу из информации о случайных температурных колебаниях системы (компонент свободной энергии тут равен нулю, так что он не влияет на полученную работу).

Одно из самых важных свойств этой системы — почти мгновенный отклик: ловушка сдвигается всего за долю миллисекунд, не давая частице продвинуться дальше и рассеять энергию. В результате почти нет потери энергии. Таким образом, производительность процесса достигает приблизительно 98,5% от предела, установленного обобщенным вторым законом термодинамики. Помимо важности для фундаментальной физики, это исследование имеет и практическую ценность, например, для нанотехнологий или создания гибридных биологических систем, в которых информация используется для управления молекулярными процессами, пишет Phys.org.

Ученые из МФТИ и РАН полагают, что в квантовых системах второй закон термодинамики может локально нарушаться. Но если в классической физике уменьшение энтропии связано с передачей тепловой энергии, то в квантовом мире снижение энтропии может происходить без передачи энергии — за счет квантовой запутанности.

Загрузка...
Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 3 раза в день

На совести информаторов: как громкие скандалы вокруг АНБ, Facebook и Tesla изменили мир
Тренды
NativeOS: нативная реклама в видео без репутационных потерь и терроризма от режиссера короткометражек
Кейсы
Тихий убийца: как микропластик вызывает болезни и останавливает репродукцию живых организмов
Тренды
Гонка для JavaScript-разработчиков: как постоянные обновления мешают работе
Тренды
Big data на страже здоровья: как и зачем медицинские организации собирают и хранят данные
Тренды
Николь Миллс, Booking.com — об инновациях, agile-подходе и индустрии впечатлений
Кейсы
Тренды
Слишком опасный нанопластик: как одноразовые пакеты превращаются в частицы-убийцы
Идеи
Человек и квантовая теория: существует ли то, что мы не наблюдаем
Здесь может быть ваша реклама: НАСА планирует заработать на космосе миллионы
Тренды
Опасный криптотрейдинг: как киберпреступники угрожают виртуальным сбережениям и биржам
Тренды
Как через 20 лет будет выглядеть армия будущего
Тренды
5 финансовых инструментов, которые помогут инвесторам даже после падения криптовалюты
Тренды
Александр Лямин, Qrator Labs: наша задача — выработать у людей цифровую гигиену, чтобы они «не ели с помойки»
Кейсы
Эдуард Фош Вильяронга: люди видят в роботе только внешность, забывая, что он следит за ними
Тренды
Доктор Куэй Во-Райнард, HIT Foundation: если страна требует суверенитета данных, мы построим для нее отдельный блокчейн
Кейсы
Идеи
«Хакинтош»: как собрать свой собственный Mac лучше, чем у Apple
Роботы против мигрантов: какой вклад в ксенофобию и расизм делают технологии ИИ
Тренды
Война скриптов — искусственный интеллект против навязчивой рекламы
Тренды
Как заново изобрести супермаркет: осознанность потребления, этика производства и роботы
Тренды
Каждый человек станет сам себе банком: цифровой мир отказывается от посредников между бизнесом и клиентом
Тренды
Архитектор вычислительной инфраструктуры «Платона» Александр Варламов — о будущем ИТ-индустрии в России, стартапах и разработке
Кейсы
Дмитрий Богданов, капитан сборной России по CS:GO — о стиле жизни киберспортсмена, тренировках и блокировках РКН
Тренды
Идеи
Космос — наш дом: что осталось решить ученым, чтобы поселить человека за пределами Земли
Прайсинг, трекинг, скоринг, биллинг и другие технологии, которые двигают российский бизнес
Тренды
«Педиатр 24/7»: как телемед-стартап подарил родителям спокойствие, а врачам — работу
Кейсы
Вас снова обманули: как человечество учит компьютеры определять фейки в интернете
Тренды
БиСи Бирман, Heavy Projects: ИИ должен иметь несовершенства — это элемент случая
Мнения
Артем Геллер, lab.ag: делая сервис для государства, ты помогаешь своей бабушке
Мнения
Акселераторы и инкубаторы: что выбрать стартапу на раннем этапе развития
Мнения
Вопрос доверия: как и почему изменилось отношение к телемедицине в России
Тренды
Правительственные криптопесочницы: как освободить финтех от давления закона и защитить потребителей
Тренды
Роман Нестер, Segmento: я верю корпорациям больше, чем маленьким компаниям
Кейсы
Суперагенты в недвижимости: как блокчейн и большие данные заменяют риелторов
Тренды
СМИ будущего: вертикальные видео, новости по запросу и смерть сайтов
Тренды
Тренды
Колонизация отменяется: почему терраформирование невозможно на Марсе
Сет Стивенс-Давидовиц: у людей гораздо больше непристойных и скверных мыслей, чем мы думали
Мнения
Умные города подвергают своих жителей опасности из-за датчиков освещения и радиации
Тренды
Мнения
Геронтолог Обри ди Грей: жизнь длиной в тысячу лет — это побочный эффект поиска вечного здоровья
Биоценоз в фарме: зачем нужна альтернатива антибиотикам и как работают лекарства нового поколения
Тренды
Чарльз Адлер, co-founder Kickstarter: я — панк-рокер, который раздвигает границы
Кейсы
Как ИИ меняет медицину: личный помощник для врачей, маршрутизатор в клиниках и разработчик лекарств
Кейсы
Эдвин Диндер, Huawei Technologies: умный город — это ничто
Мнения
«Если изобретение с ИИ не приносит пользу, сам продукт никому не нужен»
Мнения
Feature engineering: шесть шагов для создания успешной модели машинного обучения
Тренды
Мнения
Человек — это набор из пяти чисел: Игорь Волжанин, DataSine — о психотипировании с помощью big data
Карло Ратти, Senseable City Laboratory (MIT) — о городах будущего, третьей коже человека и роболодках
Тренды
Мы все — сенсоры: CEO SQream Ами Галь — о том, как обрабатывают big data
Кейсы
Что такое скрапинг: как Amazon, Walmart и другие ритейлеры используют ботов в борьбе с конкурентами
Идеи
Почему китайские подлодки-беспилотники станут самым опасным врагом под водой?
Идеи