Самая низкая возможная температура во Вселенной составляет -273,15 градуса по Цельсию. Проблема в том, что третий закон термодинамики, похоже, делает невозможным опускание до таких значений на Земле.
Но вы уверены, что это непреодолимые ограничения? Представители Technische Universität Wien, которые стоят за публикацией в PRX Quantum , немного переформулировали предположения третьего закона термодинамики и утверждают, что достижение абсолютного нуля возможно. По крайней мере, в теории. Однако для достижения этой цели необходимы три ингредиента: энергия, время и сложность, и один из них должен иметь бесконечные слои.
Когда квантовые частицы достигают температуры -273,15 градусов Цельсия, они находятся в самом низком энергетическом состоянии. Тогда они не содержат никакой информации о том, в каком состоянии они находились раньше. Другими словами, существует тесная связь между процессом охлаждения и стирания информации.
Принимая во внимание предположения теории информации и термодинамики, придем к выводу, что они противоречат друг другу. Первый предполагает, что для удаления одного бита информации необходимо определенное минимальное количество энергии. Согласно второму, для охлаждения чего-либо до абсолютного нуля требуется бесконечное количество энергии. Если предположить, что удаление информации и понижение температуры идут рука об руку, все начинает терять смысл.
Абсолютный ноль — это самая низкая возможная температура во Вселенной, она составляет -273,15 градуса по Цельсию.
Мы быстро поняли, что вам не обязательно использовать бесконечную энергию, чтобы достичь абсолютного нуля.Это также возможно с конечной энергией, но тогда вам потребуется бесконечное количество времени, чтобы сделать это.Мы обнаружили, что можно определить квантовые системы, которые позволяют достичь абсолютного основного состояния даже при конечной энергии и времени — никто из нас этого не ожидал.объясняет один из авторов, Маркус Хубер
Из-за огромной сложности квантовых систем потребовался бы бесконечно точный контроль над бесконечно многими деталями такой системы. Это должно привести к ситуации, когда квантовый объект охлаждается до абсолютного нуля за конечное время с конечной энергией. На практике, конечно, это так же недостижимо, как бесконечно высокая энергия или бесконечно большое время.
Помимо удовлетворения от побития таких рекордов, есть также некоторые практические применения достижения экстремально низких температур. Квантовые технологии тесно связаны с температурами. Чем они выше, тем легче квантовым состояниям повредиться и стать бесполезными. Как объясняют исследователи, именно поэтому так важно понимать взаимосвязь между квантовым миром и термодинамикой.
