75

Физики из МФТИ создают квантовый «вечный двигатель» второго рода

Российские ученые нашли способ создать квантовое устройство, нарушающее второе начало термодинамики и обладающее КПД, фактически равным 100%, говорится в статье, опубликованной в журнале Physics Review A.

«Любой тепловой двигатель состоит из нагревателя, который, собственно, и является источником энергии, и холодильника, задача которого состоит в охлаждении рабочего тела двигателя. Холодильник понижает энтропию двигателя и при этом неизбежно тратит впустую часть тепловой энергии, полученной от нагревателя. Именно поэтому КПД теплового двигателя никогда не достигает 100%", — поясняет сотрудник Технического университета Цюриха и МФТИ в Долгопрудном Андрей Лебедев.

Одной из основ современной физики и космологии является концепция так называемой стрелы времени — постулат о том, что время в нашей Вселенной движется исключительно в одном направлении, из прошлого в будущее. Иными словами, мы перемещаемся сквозь четырехмерное пространство только в одном направлении по оси времени, и «перемотать» время назад невозможно.

С точки зрения физики это проявляется в том, что со временем неупорядоченность, хаотичность Вселенной, состояние, которое ученые называют энтропией, неуклонно растет. К примеру, этот процесс проявляется в том, как меняется состояние энергии Вселенной. Принцип, который ученые часто называют «вторым законом термодинамики», считается нерушимым правилом, управляющим жизнью всей Вселенной на всех уровнях.

Год назад ученые из МФТИ под руководством Гордея Лесовика из Института теоретической физики РАН обнаружили, что второе начало термодинамики может нарушаться на квантовом уровне. Это открыло дорогу для создания квантового аналога знаменитого демона Максвелла — гипотетического существа, сортирующего быстрые и медленные молекулы.

Эта идея натолкнула ученых на мысль, что подобных квантовых «демонов» можно использовать для создания машины, чей коэффициент полезного действия будет равен 100%. Для ее разработки ученые предлагают использовать две пары кубитов — элементарных вычислительных модулей и ячеек памяти квантовых компьютеров, связанных между собой на квантовом уровне.

Кубиты в двигателе Лесовика и его коллег выполняют две функции — поглощают тепло и позволяют «телепортировать» лишнюю энтропию за пределы системы, играя роль демона Максвелла. Это позволяет устройству фактически достичь состояния, эквивалентного вечному двигателю второго рода.

На самом деле, конечно, этот прибор не является вечным двигателем — как объясняет Лесовик, для его работы необходимо постоянно обновлять «демонские» кубиты, очищающие систему от энтропии, охлаждая их особым образом. С другой стороны, это делается за пределами самого устройства, что позволяет говорить о том, что формально второй закон термодинамики все же нарушается внутри него.

Сейчас Лесовик и его коллеги занимаются воплощением этой идеи на практике, создавая подобный вечный двигатель на базе сверхпроводящих кубитов — трансмонов.

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен и сделайте вашу ленту объективнее!

  • 8
    Нет аватара Maggey
    28.05.1712:19:11

    Наши ученые лучше всех ученых. Не зря всякие западные университеты хотят переманить к себе.

  • 3
    Александр Ермаков
    28.05.1712:44:23

    полный пипец…

  • 4
    Нет аватара zspe
    28.05.1713:56:54

    На самом деле, конечно, этот прибор не является вечным двигателем — как объясняет Лесовик, для его работы необходимо постоянно обновлять «демонские» кубиты, очищающие систему от энтропии, охлаждая их особым образом. С другой стороны, это делается за пределами самого устройства, что позволяет говорить о том, что формально второй закон термодинамики все же нарушается внутри него.

    То есть, на уровне анекдотического «приказом по институту» решено пределами устройства считать некую стенку, а что, хотя и связано с устройством, но находится за пределами означенной стенки — считать не входящим в него. Шикарно! Физики теперь в лучших традициях маркетологов в приказном порядке определяют, что относится к физической системе    

    Чего же мелочиться, при таком подходе можно КПД и больше 100% насчитать. Я лично беседовал года полтора назад с одним таким изобретателем, у которого выходил КПД электрогенератора 125% благодаря тому, что он тоже волевым решением вынес часть процессов за пределы формулы подсчета КПД. Товарищ упорно отказывался озвучить формулу подсчета КПД — дескать это часть секрета данной разработки.

    Отредактировано: zspe~14:12 28.05.17
    • 0
      Нет аватара zu1
      28.05.1714:44:46

      То есть, на уровне анекдотического «приказом по институту» решено пределами устройства считать некую стенку

      Пгодите злиться.Вы же понимаете, что слова о «КПД больше ста» и тому подобные- для широкой публики обывателей.

      Думается,они появились на просьбу журналиста «попроще объяснить».

      А по факту- ну пример- ежели система «охлаждения», «в приказном порядке вынесенная за рамки системы"-то ,что вам не нравится, будет в окружающей среде, например. От физики я очень далек-просто предположение.

      Cтало быть, речь идет не о стремлении обойти законы физики,а о стремлении повысить кпд там и такими способами, где раньше существовал технологический затык.Все-таки МФТИ- не то место, где производят шарлатанов.)

      Отредактировано: zu1~14:51 28.05.17
      • 5
        Нет аватара Cinik
        28.05.1717:08:57

        Речь, конечно, не о повышении КПД паровозов, а о новом способе применения квантовых кубитов. Что из этого практически получится в будущем, можно только гадать.

        • 4
          Нет аватара zu1
          28.05.1717:33:41

          Речь, конечно, не о повышении КПД паровозов, а о новом способе применения квантовых кубитов. Что из этого практически получится в будущем, можно только гадать.

          Солидарен. Повторюсь-от физики, тем более квантовой далек, но, возможно, подобные направления как-то возможно пристегнуть к проблемам теплообмена в космосе,например)

          • 0
            Нет аватара Cinik
            28.05.1720:49:14

            Да, отведение тепла тоже, кстати, интересная тема.

            Но скорее пока на микроуровне, типа того, что VV Axntv ниже написал.

            Отредактировано: Cinik~20:50 28.05.17
    • 3
      Нет аватара Cinik
      28.05.1717:12:00

      В замкнутой системе КПД некоторое время будет выше 100%.

      Если рассматривать «охладитель кубитов» как часть системы, то КПД будет просто 100% или около того. Для теплового двигателя это сенсация.

    • 7
      VV Axntv VV Axntv
      28.05.1719:37:59

      Может это нужно, чтобы квантовый компьютер не нагревался — в устройстве происходит вынос «теплового шума» из него.

    • 0
      OptimoPrincipi OptimoPrincipi
      29.05.1707:13:26

      Я уверен, здесь как всегда что-то журналюги намутили. Статья опубликована в Physical Review A — это уважаемый американский журнал для физиков, там лажу не печатают. И в то же время до Physical Review Letters они не дотянули, т. е. статья рабочая, достаточно проходная, без сенсаций. А весь флёр сопутствующий — от пресс-службы вуза.

  • 0
    OptimoPrincipi OptimoPrincipi
    29.05.1707:16:26

    Суть формулировки 2 начала через вечный двигатель 2 рода — невозможность дальнейшего уменьшения энтропии при нулевой температуре. Не могу представить, что могло бы опровергнуть этот тезис.

    • 0
      Хретлоп Иванов
      30.05.1700:11:30

      Суть формулировки 2 начала через вечный двигатель 2 рода — невозможность дальнейшего уменьшения энтропии при нулевой температуре. Не могу представить, что могло бы опровергнуть этот тезис.

      Функция может имеет изгибы, впадины и выпуклости. В среднем 100%. Квантовые законы говорят, что из ничего можно получить энергию, но только на малый промежуток времени.

      Возможно на какой-то период в квантовом «вечном двигателе» будет выделение энергии более 100%, которую необходимо будет потратить впоследствии на эту же самую машину.

      Это все различные виды взаимных преобразований различного типа энергий.

      И это стоит исследовать.

    • 0
      Хретлоп Иванов
      30.05.1700:19:56

      Суть формулировки 2 начала через вечный двигатель 2 рода — невозможность дальнейшего уменьшения энтропии при нулевой температуре. Не могу представить, что могло бы опровергнуть этот тезис.

      Ваш тезис легко опровергается высказыванием «нулевая температура недостижима».

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,