Încurcarea cuantică poate împărtăși o conexiune profundă cu motoarele cu abur

dupa un an Cu toate acestea, excluzând posibilitateaDoi fizicieni teoreticieni din Japonia și Țările de Jos au descoperit că întricarea cuantică are ceva fundamental în comun cu fizica care conduce motoarele cu abur, usucă șosetele și poate menține săgeata timpului îndreptată într-o direcție.

Această proprietate universală, dacă ar exista într-adevăr așa cum sugerează ei, ar guverna toate tranzițiile dintre sistemele încurcate și ar oferi fizicienilor o modalitate de a măsura și compara încurcarea dincolo de numărarea qubiților – și de a le cunoaște limitele în tratarea perechilor încurcate.

Entanglementul cuantic, tendința misterelor cuantice ale diferitelor obiecte de a se combina matematic, este o parte fundamentală a… Statistici cantitative Împreună cu suprapunerea. Când particulele, atomii sau moleculele sunt încurcate, știind ceva despre unul ne spune ceva despre celălalt.

În urmărirea acestor vise informatice, fizicienii au fost în primul rând interesați de modul în care să lege două molecule într-o stare încurcată și să nu le deranjeze, astfel încât să nu se destrame și să poată transmite în mod fiabil informații pe distanțe mari.

Cu toate acestea, s-a gândit mai puțin dacă este posibil să se convertească particulele încurcate dintr-o stare cuantică în alta, cât de dificil este aceasta, câte aranjamente posibile există și dacă procesul de încurcare este în cele din urmă reversibil.

În termodinamică, reversibilitatea descrie procesele ideale care pot fi anulate într-un mod care lasă sistemul – și universul – practic neschimbate. De exemplu, transformarea apei în abur cu căldură poate antrena un piston, în timp ce un piston care împinge aburul îl poate readuce la o stare lichidă fierbinte.

Dacă stările încurcate ar putea fi, de asemenea, anulate, chiar și în teorie, asta ar implica alte paralele cu ele Termodinamica Ar putea indica un adevăr mai profund în mecanica cuantică.

„Munca noastră reprezintă prima dovadă că reflecția este un fenomen realizabil în teoria încurcăturii.” El spune Fizicianul cuantic Bartosz Regula, de la Centrul RIKEN de calcul cuantic din Japonia, care a colaborat cu Ludovico Lamy de la Universitatea din Amsterdam la studiu.

„Acest lucru nu numai că are aplicații imediate și directe în fundamentele teoriei cuantice, dar va ajuta și la înțelegerea limitelor finale ale capacității noastre de a face față eficient încrucișării în practică.” Adăuga.

Procesele inverse nu se pot întâmpla în realitate, mulțumesc A doua lege a termodinamicii. Se rezumă la un concept cunoscut ca EntropieDictează că orice stare nouă într-un sistem închis probabil nu va avea energia necesară pentru a-și inversa complet direcția după schimbare.

Vrei să inversezi acest piston? Va trebui să tragi energie din altă parte. Deoarece universul este un sistem închis și nu poate obține energie din altă parte, entropia universului va crește pentru totdeauna.

Având în vedere relația puternică dintre entropie și reversibilitate în termodinamică, identificarea paralelismului în încurcare ar putea avea implicații profunde pentru înțelegerea transformărilor cuantice.

Pentru a crea „entropia” încâlcirii, Regula și Lamy au trebuit să demonstreze că transformările încâlcirii ar putea fi într-adevăr făcute reversibile, la fel cum munca și căldura pot fi transformate în termodinamică.

Sugestia că există un fel de „entropie” a încurcăturii este o schimbare surprinzătoare față de Regula și Lammy, care anul trecut au publicat o lucrare Studiul în Fizica naturii care a susținut că „nu există deloc a doua lege a manipulării încurcăturii”.

soțul am terminat Că, deoarece particulele încurcate ar duce întotdeauna la o pierdere a acelei încurcături, care nu ar putea fi niciodată complet restaurată, ar fi imposibil să se convertească o stare cuantică, sau o resursă, în alta și înapoi.

„Putem concluziona că nicio cantitate unică, cum ar fi entropia de încurcătură, nu ne poate spune tot ce trebuie să știm despre transformările permise ale sistemelor fizice încurcate.” a spus Al-Lami la acea vreme.

Dar acele rezultate nu i-au descurajat. Mai degrabă, sunt Credeam că a sugerat O teorie unificată a încurcăturii, dacă ar fi existat, ar fi fost mult mai complexă decât legile clasice ale termodinamicii. Așa că continuă să mănânce cifrele.

Cea mai recentă demonstrație a acestora, folosind transformări probabilistice de încrucișare, care funcționează doar o parte din timp, dar oferă mai multă putere, arată că un cadru de încrucișare inversă poate fi posibil.

dar Regula recunoaște Explicarea modului în care funcționează transformările particulelor încurcate în practică, și nu doar arătarea că acestea sunt posibile din punct de vedere statistic, implică abordarea problemelor matematice „care au evitat până acum toate încercările de a le rezolva”.

Mai mult, munca duo-ului este o abatere de la încercările anterioare de a caracteriza unele transformări cuantice, deoarece ia în considerare doar transformările care pot fi realizate cu unele probabilități – oricât de mici ar fi aceste probabilități. Ca urmare, aceste probabilități pot să nu fie suficiente pentru a demonstra existența transformărilor repetabile și reversibile ale stărilor încurcate în practică.

„Înțelegerea cerințelor exacte pentru reversibilitate rămâne o problemă deschisă fascinantă.” spune Regula.

Studiul a fost publicat în Comunicarea naturii.