تجربة كمومية تعكس تدفق الحرارة في الكيوبيتات

أظهر باحثون في الصين تدفق الحرارة من البارد إلى الساخن في نظام كمومي، مما قد يتطلب تحديثات للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. باستخدام جزيء ككيوبيتات، قام الفريق بتلاعب المعلومات الكمومية لتحقيق هذا الانعكاس. يكشف الاكتشاف عن الاختلافات بين الفيزياء الكلاسيكية والكمومية.

في دراسة نُشرت في Physical Review Letters، استكشف Dawei Lu وزملاؤه في Southern University of Science and Technology في الصين ديناميكيات الحرارة في العالم الكمومي. استخدموا جزيء من حمض الكروتونيك، مستخدمين نوى أربع ذرات كربون ككيوبيتات —الوحدات الأساسية للحواسيب الكمومية. من خلال التحكم في الحالات الكمومية لهذه الكيوبيتات باستخدام الإشعاع الكهرومغناطيسي، عكس الباحثون الاتجاه النموذجي لتدفق الحرارة، موجهاً إياه من كيوبيت أبرد إلى أسخن. يتعارض هذا الانعكاس مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية، الذي ينص على أن الحرارة تنتقل بشكل طبيعي من الأجسام الساخنة إلى الباردة، كما في سيناريوهات يومية مثل كوب قهوة يبرد. ومع ذلك، في الأنظمة الكمومية، يصبح هذا السلوك ممكناً من خلال 'التماسك'، شكل من أشكال المعلومات الكمومية التي تعمل كمصدر طاقة. 'من خلال حقن التحكم في هذه المعلومات الكمومية، يمكننا عكس اتجاه تدفق الحرارة'، شرح Lu. أعرب الفريق عن حماسه للنتيجة. نشأت قوانين الديناميكا الحرارية في القرن التاسع عشر، مسبقة الفيزياء الكمومية بحوالي قرن. للتوفيق بين الملاحظة، قدم الباحثون مفهوم 'درجة الحرارة الظاهرية'، الذي يدمج الخصائص الكمومية مثل التماسك. تحت هذه المقياس، تدفقت الحرارة من درجات حرارة ظاهرية أعلى إلى أقل، مُعيدة التوافق مع القانون الثاني. علق Roberto Serra من Federal University of ABC في البرازيل بأن التماسك يعمل كمورد ديناميكي حراري، مشابه للحرارة في المحركات الكلاسيكية. لاحظ أن الديناميكا الحرارية التقليدية تفترض عدم الوصول إلى الحالات الكمومية المجهرية، مما يؤدي إلى انتهاك ظاهري. 'هذا انتهاك ظاهري فقط لأننا يجب أن نكتب قوانين جديدة مع الأخذ في الاعتبار أن لدينا هذا الوصول'، قال Serra. في المستقبل، يهدف فريق Lu إلى تطوير بروتوكولات عملية لإدارة الحرارة في الكيوبيتات. يمكن أن تعزز مثل هذه التطورات الحوسبة الكمومية من خلال تحسين طرق التبريد، معالجة تحدٍ رئيسي في المجال حيث يحد الزائد الحراري من الأداء، تماماً كما في الحواسيب التقليدية.

مقالات ذات صلة

Chinese researchers have controlled a temporary stable phase in quantum systems, putting quantum chaos in slow motion and offering a possible avenue for preserving quantum information. This allows scientists to tune the speed of quantum decoherence, providing a vital tool for managing complex quantum environments.

من إعداد الذكاء الاصطناعي

Researchers at Los Alamos National Laboratory have developed a method to effectively reverse time in quantum systems, enabling energy harvesting for potential use in quantum batteries. The technique counteracts the effects of measurements on qubits, making systems appear to run backwards. This could turn measurements into a thermodynamic resource.

Quantum computers face significant challenges from errors that limit their usefulness, but recent breakthroughs in error correction are offering hope. Innovations involve creating logical qubits from fewer physical ones and enhancing reliability through entanglement and additional protections. Experts describe this as an exciting time where theory and practice are converging.

من إعداد الذكاء الاصطناعي

A new analysis indicates that two key quantum computing algorithms for chemistry problems have limited practical use, even with advancing hardware. Researchers suggest that calculating molecular energy levels may not justify the technology's investment as hoped. This challenges the view of quantum chemistry as a major application for quantum computers.

 

 

 

يستخدم هذا الموقع ملفات تعريف الارتباط

نستخدم ملفات تعريف الارتباط للتحليلات لتحسين موقعنا. اقرأ سياسة الخصوصية الخاصة بنا سياسة الخصوصية لمزيد من المعلومات.
رفض