Газета "Наш Мир" br>
Физики показали,
что учет квантовых эффектов делает перевод информации в энергию еще
эффективнее, чем считалось ранее. Работа пока не принята к публикации,
но ее препринт доступен на сайте Корнельского университета. Кратко о
результатах исследования пишет блог издания Technology Review.
Авторы рассмотрели один из вариантов известного мысленного
эксперимента, предложенного Джеймсом Максвеллом еще в 1867 году.
Принципиальным нововведением физиков являлся учет в опыте квантового
эффекта запутывания.
Суть эксперимента Максвелла, который с первого взгляда опровергает
второе начало термодинамики, заключается в следующем. Пусть у нас есть
две емкости с газом, разделенные перегородкой. В начале эксперимента
температура в емкостях одинакова, то есть средняя скорость движений
частиц газа равна. По Максвеллу, некий демон, знающий о скоростях
движения каждой молекулы, может по своему усмотрению временно открывать
отверстие в перегородке, пропуская в одну емкость только быстрые
частицы, а в другую - только медленные. В результате, температура в
одной из емкостей станет больше, чем в другой. По законам термодинамики
такое не может произойти самопроизвольно.
Парадокс объясняется тем, что информацию, которой обладает демон,
тоже необходимо учитывать в термодинамических расчетах. В данном случае
источником энергии, разделяющей газы, становится сама информация о
скоростях частиц. Таким образом, демон фактически переводит свои знания о
системе в энергию. При этом в цельной системе (включающей в том числе и
самого демона) и закон сохранения энергии, и второй закон термодинамики
строго выполняются.
В новом виртуальном эксперименте физиков в двух емкостях были не
обычные частицы, а квантово запутанные между собой. Измерив скорость
только одной из таких частиц, можно получить информацию и о другой. Если
все частицы в эксперименте попарно запутаны, это означает, что демону
потребуется провести в два раза меньше измерений, чем в случае с
классическими частицами. Авторы провели статистические расчеты,
учитывающие этот эффект, и показали, что при этом увеличивается
эффективность работы такого устройства-демона.
Ранее другая группа физиков сконструировала устройство, имитирующее
работу демона Максвелла и переводящее информацию в энергию. Подробнее об
этом эксперименте можно прочитать здесь.
|