МОСКВА, 23 мая — РИА Новости. Российские ученые нашли способ создать квантовое устройство, нарушающее второе начало термодинамики и обладающее КПД, фактически равным 100%, говорится в статье, опубликованной в журнале Physics Review A.
Год назад ученые из МФТИ под руководством Гордея Лесовика из Института теоретической физики РАН обнаружили, что второе начало термодинамики может нарушаться на квантовом уровне. Это открыло дорогу для создания квантового аналога знаменитого демона Максвелла — гипотетического существа, сортирующего быстрые и медленные молекулы.
Эта идея натолкнула ученых на мысль, что подобных квантовых "демонов" можно использовать для создания машины, чей коэффициент полезного действия будет равен 100%. Для ее разработки ученые предлагают использовать две пары кубитов — элементарных вычислительных модулей и ячеек памяти квантовых компьютеров, связанных между собой на квантовом уровне.
Кубиты в двигателе Лесовика и его коллег выполняют две функции — поглощают тепло и позволяют "телепортировать" лишнюю энтропию за пределы системы, играя роль демона Максвелла. Это позволяет устройству фактически достичь состояния, эквивалентного вечному двигателю второго рода.
Сейчас Лесовик и его коллеги занимаются воплощением этой идеи на практике, создавая подобный вечный двигатель на базе сверхпроводящих кубитов — трансмонов.
РИА Новости Физики из МФТИ создают квантовый "вечный двигатель" второго рода - РИА Новости, 23.05.2017
результаты. Первый из них относится к изменению энтропии системы, состоящей из одной квантовой частицы, которая рассеивается на контакте из трех проволок (изображен на рис. 1). Частица прилетает из проволоки 1 и вылетает через проволоки 2 и 3. Результат произведенного авторами вычисления приведен в начале стр. 4, он состоит в том, что энтропия рассматриваемой системы (в которой не происходит, по мнению авторов, изменения энергии) при некоторых условиях может уменьшиться на 0,05 kB (где kB — постоянная Больцмана). Напомним, что максимальная энтропия одного «бита» — системы, которая может находиться в одном из двух состояний, — равна kB ln2 ≈ 0,7 kB.
Следующий результат (раздел ”Elastic scattering”) относится к задаче о рассеянии частицы на системе из N других частиц. Авторы получили, что в пределе очень большого числа N >> 1 условия справедливости H-теоремы Больцмана всегда восстанавливаются (даже если они могли быть нарушены для малого количества частиц), см. формулу (11) и сопутствующий текст. В частности, авторы пишут: ”Thus the evolution of the considered 3D system occurs with ΔS > 0”.
обобщить результат на N кубитов определенно можно, поскольку к примеру в квантовом компьютере предполагается возможность контроля за каждой степенью свободы. Уменьшение энтропии без результирующего обмена энергией было бы конечно одной из (многих) неожиданных и впечатляющих особенностей квантового компьютера с N кубитами ( при этом нелишне еще раз повторить то, что сказано нами во всех пресс-релизах — такое убывание будет происходить только локально, т.е. только в одной части квантового компьютера («системе»), другая часть, содержащая «демонские» кубиты, как раз обеспечит выполнение второго закона для большой системы кубиты «системы»+ «демонские» кубиты). Однако сам такой компьютер это, скажем, некоторый квантовый мир, «запертый», например, в большой холодильник при милликельвинах, и на титул "гигантского переворота во всей физике" неклассическое поведение тепловых потоков в нем все же вряд ли может претендовать. Вот если бы такой компьютер мог бы существовать при комнатной температуре, тогда да.
Alexey Nikulov
08.09
Сегодня Фейгельман на Ученом совете устроил закрытый процесс над Лесовиков, согласно сделанному ранее объявлению: "После научной части состоится обсуждение PR-компании в.н.с. Г.Б.Лесовика по поводу "открытия" им нарушения второго закона термодинамики, и связанного с этим ущерба для репутации Института". Перед началом процесса Фейгельман удалил всех посторонних.