Izra\u0111ena je kvantno-mehani\u010dka verzija Maxwellovog demona, misaonog eksperimenta starog 150 godina. Demon je jednostavan i zasad iskazuje dobro pona\u0161anje.<\/p>\n
Godine 1867. veliki fizi\u010dar James Clerk Maxwell razmi\u0161ljao je o nedavno\u00a0formuliranom drugom zakonu termodinamike. Jedno obja\u0161njenje tog fizi\u010dkog zakona jest da ako se na\u0111u dva tijela razli\u010dite temperature, izolirana od ostatka svemira, njihove temperature \u0107e se pribli\u017eavati, a samo unos rada mo\u017ee u\u010diniti \u00a0jednog toplijim od drugoga – ne\u00a0mo\u017eete, drugim rije\u010dima, dobiti energiju iz ni\u010dega. Zakon se op\u0107enito mo\u017ee sa\u017eeti kao “ne postoji besplatan ru\u010dak”, te on isklju\u010duje mogu\u0107nost izuma poput neprestano pokretljivih strojeva (perpetuum mobile).<\/p>\n
Maxwellov misao eksperiment hipoteti\u010dki je proturje\u010dio drugom zakonu. Maxwell je predlo\u017eio ideju si\u0107u\u0161nog demona koji \u0107e sortirati plin koji sadr\u017ei \u010destice razli\u010ditih energija. \u010cestice\u00a0koje imaju vi\u0161e od odre\u0111ene energije bit \u0107e sortirane u jednu kantu, a ostatak u drugu. Za fizi\u010dara razvrstavanje ne uklju\u010duje postojanje mehani\u010dkog rada. Ipak, razlika izme\u0111u sortiranih plinova – jedan s visokom energijom pa zato i vru\u0107, a drugi hladan – mogla bi se upotrijebiti za obavljanje onoga rada koji fizi\u010dari prepoznaju.<\/p>\n
Dakle, ako drugi zakon ka\u017ee da se entropija u izoliranom sustavu mo\u017ee samo pove\u0107ati s vremenom, a u Maxwellovu scenariju s demonom ukupna entropija se smanjuje, pred nama je paradoks.<\/p>\n
S vremenom su fizi\u010dari postali sve vi\u0161e uvjereni da je drugi zakon to\u010dan – mnogi su to vidjeli kao jednu stvar u znanosti u koju bismo mogli biti apsolutno sigurni. Ipak, iako nitko nije mogao izgraditi (ili prizvati) Maxwellovog demona, ta se ideja \u010dinila odr\u017eivom u teoriji. Tek je u osamdesetim godinama pro\u0161log stolje\u0107a problem rije\u0161en, uz spoznaju da su tro\u0161kovi obrade informacija koji su uklju\u010deni u procjenu \u010destica i odlu\u010divanje \u0161to \u0107e s njima u\u010diniti, nadma\u0161ili dobitke iz razvrstanih molekula. Dakle, takav demon ne mo\u017ee prekr\u0161iti drugi zakon, ili opskrbljivati energijom, ali bi mogao biti zanimljiv na druge na\u010dine.<\/p>\n
U Zborniku Nacionalne akademije znanosti, fizi\u010dari opisuju stvaranje mikrovalne \u0161upljine koja djeluje kao Maxwellov demon i opisuje njihov uspjeh u mjerenju njegove proizvodnje energije i gubitka iste sve do razine pojedina\u010dnog fotona.<\/p>\n
Jednostavni Maxwellovi demoni ve\u0107 su prije bili izgra\u0111eni, ali se u tim slu\u010dajevima izbjegla kompleksnost koju kvantna mehanika dodaje sustavu. Dr. Janet Anders sa Sveu\u010dili\u0161ta Exeter i znanstvenici s pet francuskih institucija oti\u0161li su dalje. Anders je istaknula u izjavi: “\u010cinjenica da se sustav pona\u0161a kvantno-mehani\u010dki zna\u010di da \u010destice mogu imati visoku i nisku energiju u isto vrijeme, a ne samo jedan od ovih izbora, kako je smatrao Maxwell.”<\/p>\n
Autori su stvorili supravodljivi qubit, jedinicu kvantne informacije, i ugradili ga u mikrovalnu \u0161upljinu koja djeluje kao demon. Ovisno o energetskom stanju qubita, demon ga \u0161alje u jedan ili drugi od dva mogu\u0107a otvora. Daju\u0107i\u00a0demonu nelinearnu memoriju, eksperiment mu je omogu\u0107io kodiranje posredni\u010dkih energetskih razina, a ne samo visoku i nisku razinu, kao \u0161to bi se dogodilo u klasi\u010dnom sustavu.<\/p>\n
Tim je izmjerio entropiju i energiju sustava, uklju\u010duju\u0107i demona. “Dakle, mo\u017eemo pokazati kako informacije pohranjene u demonskoj memoriji utje\u010du na izdvojeni rad”, pi\u0161u autori.<\/p>\n
Sustav se mo\u017ee koristiti za hla\u0111enje supravodljivih qubita, ako to \u017eelite u\u010diniti, ali jo\u0161 je va\u017enije da se njime mo\u017ee testirati je li odnos izme\u0111u obavljenog posla i pohranjenih informacija jednak pretpostavkama kvantne teorije. Do sada rezultati zadovoljavaju o\u010dekivanja, ali autori smatraju da bi se moglo izvesti jo\u0161 zanimljivih testova putem slo\u017eenijeg sustava koji uklju\u010duje frekvencije prilagodljive frekvencije ili vi\u0161estruko kombinirane d\u017eepove (qubite) i \u0161upljine.<\/p>\n
Vojska Maxwellovih demona mogla bi biti na putu.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Izra\u0111ena je kvantno-mehani\u010dka verzija Maxwellovog demona, misaonog eksperimenta starog 150 godina. Demon je jednostavan i zasad iskazuje dobro pona\u0161anje. Godine 1867. veliki fizi\u010dar James Clerk Maxwell razmi\u0161ljao je o nedavno\u00a0formuliranom drugom zakonu termodinamike. Jedno obja\u0161njenje tog fizi\u010dkog zakona jest da ako se na\u0111u dva tijela razli\u010dite temperature, izolirana od ostatka svemira, njihove temperature \u0107e se […]<\/p>\n","protected":false},"author":10022,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_lmt_disableupdate":"","_lmt_disable":"","footnotes":""},"categories":[16333],"tags":[17348,16919],"class_list":["post-21040689","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-fizika","tag-kvantna-mehanika","tag-maxwell"],"modified_by":null,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/21040689","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/users\/10022"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=21040689"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/21040689\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=21040689"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=21040689"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=21040689"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}