Un ”demon” ar putea fi cel ce va ajuta la crearea unui computer cuantic

O echipă de cercetători din cadrul Universităţii din Pennsylvania a reuşit să rearanjeze o rază de atomi în blocuri organizate, astfel fiind realizată funcţia „demonului lui Maxwell”, un experiment din 1870 ce contesta a doua lege a termodinamicii. 

Conform Science Daily, structurile organizate de atomi ar putea forma bazele unui computer cuantic ce utilizează atomi fără încărcătură electrică să codifice date şi să realizeze calcule. 

„Computerele obişnuite utilizează tranzistori pentru a codifica datele ca biţi ce pot avea două stări, zero sau unu”, a afirmat David Weiss, profesor de fizică din cadrul Universităţii din Pennsylvania. Încercăm să proiectăm computere cuantice pentru a utiliza atomii ca > sau qubiţi>> ce pot codifica date bazate pe fenomene mecanice cuantice ce le permit să aibă mai multe stări simultan. Prin organizarea atomilor în structuri 3D, am reuşit să încadrăm un număr mare de atomi într-o regiune relativ mică şi să realizăm computaţii mult mai uşor şi eficient”, a adăugat el. 

Credit: Weiss Laboratory, Penn State

A dous lege a termodinamicii susţine că entropia unui sistem nu poate descreşte în timp. Una dintre consecinţele acestei legi este că se opune posibilităţii de mişcare perpetuă a unui dispozitiv. În 1870, James Clerk Maxwell a propus un experiment în care un demon putea deschide şi închide o poartă dintre două încăperi prin care era permisă pătrunderea atomilor cu temperaturi ridicate şi a celor cu temperaturi scăzute. Această tranziţie nu necesita niciun fel de energie, astfel fiind redusă entropia în cadrul sistemului, iar temperaturile dintre cele două încăperi puteau fi utilizate pentru realizarea sarcinii, deşi acest lucru încalcă a doua lege. 

„Studiile recente arată că demonul nu încalcă de fapt a doua lege, aşadar au existat multe încercări de realizare a sistemelor experimentale ce se comportă precum acest demon. La scală redusă, experimentul a avut un oarecare succes, însă acum am reuşit crearea unui sistem ce manipulează un număr mare de atomi, prin care sunt organizaţi într-un sistem ce reduce entropia, precum demonul”, a declarat Weiss. 

Cercetătorii au utilizat atomi cu temperaturi reduse şi raze laser în cadrul unei structuri 3D cu 125 de poziţii dispuse sub forma unor cuburi. Apoi au umplut aproximativ jumătate dintre poziţii din structură cu atomi. Prin ajustarea polarizării razelor laser, cercetătorii au reuşit să mişte atomii individual sau în grupuri reaorganizând aleatoriu distribuţia atomilor pentru a umple fiecare cub. 

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole: