Scienziati russi hanno trovato un modo per creare un dispositivo quantistico che viola la seconda legge della termodinamica e ha un'efficienza praticamente del 100%, secondo un articolo pubblicato sulla rivista Physics Review A.
“Qualsiasi motore termico è costituito da un riscaldatore, che è, appunto, una fonte di energia, e da un frigorifero, il cui compito è raffreddare il fluido di lavoro del motore. Il frigorifero abbassa l'entropia del motore e inevitabilmente spreca parte dell'energia termica dal riscaldatore. Ecco perché l'efficienza di un motore termico non raggiunge mai il 100% , spiega Andrey Lebedev, dipendente dell'Università tecnica di Zurigo e MIPT di Dolgoprudny.
Uno dei fondamenti della fisica e della cosmologia moderne è il concetto della cosiddetta freccia del tempo - il postulato che il tempo nel nostro Universo si muove esclusivamente in una direzione, dal passato al futuro. In altre parole, ci muoviamo attraverso lo spazio quadridimensionale in una sola direzione lungo l'asse del tempo ed è impossibile "riavvolgere" il tempo indietro.
Dal punto di vista della fisica, ciò si manifesta nel fatto che nel tempo il disordine, il caos dell'universo, uno stato che gli scienziati chiamano entropia, è in costante crescita. Ad esempio, questo processo si manifesta nel modo in cui cambia lo stato dell'energia dell'Universo. Il principio, che gli scienziati spesso chiamano "la seconda legge della termodinamica", è considerato una regola indissolubile che governa la vita dell'intero universo a tutti i livelli.
Gordey Lesovik e Andrey Lebedev. Foto: MIPT
Un anno fa, scienziati dell'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca sotto la guida di Gordey Lesovik dell'Istituto di fisica teorica dell'Accademia delle scienze russa hanno scoperto che la seconda legge della termodinamica può essere violata a livello quantistico. Ciò ha aperto la strada alla creazione di un analogo quantistico del famoso demone Maxwell, un'ipotetica creatura che separa molecole veloci e lente.
Questa idea ha spinto gli scienziati a pensare che tali "demoni" quantistici possano essere usati per creare una macchina la cui efficienza sarà del 100%. Per il suo sviluppo, gli scienziati propongono di utilizzare due coppie di qubit: moduli computazionali elementari e celle di memoria di computer quantistici, interconnessi a livello quantistico.
I qubit nel motore di Lesovik e dei suoi colleghi svolgono due funzioni: assorbono il calore e consentono di "teletrasportare" l'entropia in eccesso al di fuori del sistema, interpretando il ruolo del demone di Maxwell. Ciò consente al dispositivo di raggiungere effettivamente uno stato equivalente a una macchina a moto perpetuo del secondo tipo.
Video promozionale:
In realtà, ovviamente, questo dispositivo non è una macchina a moto perpetuo - come spiega Lesovik, per il suo funzionamento è necessario aggiornare costantemente i qubit “demoniaci”, che purificano il sistema dall'entropia raffreddandoli in modo speciale. D'altra parte, questo viene fatto al di fuori del dispositivo stesso, il che ci consente di dire che formalmente la seconda legge della termodinamica è comunque violata al suo interno.
Ora Lesovik ei suoi colleghi stanno implementando questa idea nella pratica, creando una simile macchina a moto perpetuo basata su qubit superconduttori: i trasmoni.
