Dolgo časa je veljalo, da je teoretično mogoče doseči absolutno ničlo, če imamo na voljo neskončno časa ali neskončno energije. Ekipa raziskovalcev pa je nedavno odkrila nov način za doseganje temperature 0 Kelvinov. Spodaj si preberi, kako bi bilo to mogoče.
Absolutne ničle ni tako enostavno doseči
Tretji zakon termodinamike: absolutne ničle ne bomo dosegli. Če se ti zdi to neverjetno: imaš prav! Absolutne ničle vsaj v bližnji prihodnosti v praksi zagotovo ne bomo dosegli. Pri tej temperaturi se namreč tudi celotna energija sistema spusti na ničlo. Doseganje absolutne ničle nam tako preprečuje tretji zakon termodinamike. Ena izmed oblik tega zakona trdi, da bi za dosego absolutne ničle potrebovali neskončno časa ali neskončno energije. Ker teh pogojev ne moremo zagotoviti, je nemogoče doseči tudi stanje z ničelno energijo. Ali pač?
Ekipa Dunajske univerze je med iskanjem alternativne poti za dosego absolutne ničle naletela na zanimivo rešitev iz kvantnega sveta. Neujemanje klasične in kvantne fizike je precej pogosto, zato se veliko časa in truda namenja iskanju splošne teorije, ki bi zaobjela oba seta pravil. Ta fenomen ne pomeni, da je klasična fizika napačna, je pa omejena.
Čeprav gre za enega temeljnih zakonov fizike, je tudi tretji zakon termodinamike primer iz klasične fizike z omejeno uporabnostjo. Konkretno pri problemu doseganja absolutne ničle ne upošteva Landauerjevega principa iz kvantne informacijske teorije. Ta pravi, da obstaja neka končna, minimalna energija, ki je potrebna za izbris posamezne informacije. Pri tem je ključno, da je izbris informacij iz delca ekvivalenten doseganju absolutne ničle tega delca. Kako je torej mogoče s končno količino energije izbrisati informacijo, za doseganje absolutne ničle pa je potrebno neskončno energije?
Ne gre za popoln paradoks, saj bi lahko imeli namesto neskončno energije tudi neskončno časa. A ni ves trik v tem. Ekipa je odkrila ključni parameter, s pomočjo katerega bi stanje lahko dosegli precej hitreje: kompleksnost. Izkaže se, da s popolnim oziroma neskončnim nadzorom nad neskončno kompleksnim sistemom, lahko popolnoma izbrišeš informacije iz kvantnega delca. Pri tem ni potrebno neskončno energije, niti neskončno časa.
Bo absolutna ničla kdaj dosežena?
Je neskončna kompleksnost z neskončnim nadzorom kaj lažje dosegljiva od neskončnega časa ali energije? Ne. Še vedno se ukvarjamo z neskončnostmi. Zato nam novo odkritje v praksi ne bo pomagalo doseči absolutne ničle. Poudari pa določene omejitve v funkcionalnosti kvantnih računalnikov. Ko namreč nanje začnemo shranjevati informacije, jih nikoli več ne moremo v popolnosti odstraniti s kvantnih bitov. A strokovnjaki v tem ne vidijo praktičnih problemov, saj naprave, ki delujejo povsem perfektno, ne obstajajo. Zato se ne zdi smiselno postavljati perfektnih standardov le za kvantne računalnike.
Novinar
