بررسی احتمال نقض قانون دوم ترمودینامیک در سیستم های کوانتومی

4

در مقاله قبلی دیپ لوک، دانشمندان راهی برای نقض قانون دوم ترمودینامیک در مقیاس کوانتومی پیدا کرده بودند. حالا محققان در دو مقاله ای که دو روز پیش در ژورنال Physical Review X منتشر شدند، یک نسخه بسیار دقیق تر قانون دوم ترمودینامیک را استخراج کردند. در واقع آنها احتمال نقض قانون دوم ترمودینامیک را بررسی کردند. با دیپ لوک همراه باشید…

دانشمندان UCL، احتمال نقض قانون دوم ترمودینامیک را در سیستم های کوانتومی محاسبه کردند. قانون دوم ترمودینامیک در بیشتر موارد، درست است و سیستم های فیزیکی از آن پیروی می کنند. این قانون می گوید یک فنجان قهوه داغ در یک اتاق سرد، به جای اینکه گرمتر شود، سرد می شود. در واقع اگر یک فیلم به عقب، پخش شود، ما به لطف قانون دوم ترمودینامیک، فورا می توانیم، به عقب رفتن آن را تشخیص دهیم.

محققان می گویند موارد نقض قانون دوم ترمودینامیک وجود دارند، اما بسیار نادر هستند. آنها می خواهند بدانند انتروپی، چه مقدار افزایش می یابد و در چه مواردی و با چه احتمالی، انتروپی، کاهش می یابد. این سوالات به ویژه در مورد سیستم های کوانتومی کوچک، بسیار مهم می شوند، چرا که در این سیستم ها، احتمال نقض قانون دوم ترمودینامیک ، بسیار بیشتر می شود. از طرفی محققان در این دو پژوهش، نشان دادند که قانون دوم ترمودینامیک در کوچکترین مقیاس های دنیای میکروسکوپی، چگونه عمل می کند و احتمال بیشینه برای مشاهده نقض آن، چقدر است. در واقع آنها به دنبال اثبات یک نسخه دقیق تر قانون دوم ترمودینامیک بودند.

احتمال نقض قانون دوم ترمودینامیک
قانون دوم ترمودینامیک معمولا به صورت یک نامساوی بیان می شود: مثلا میزان انرژی جریان یافته از یک فنجان قهوه داغ به هوا، باید بزرگتر از صفر باشد. اما این قانون را می توان به صورت یک مساوی هم نوشت که می گوید دقیقا چه مقدار انرژی و با چه احتمالی، از هوا به فنجان منتقل می شود. این نسخه تساوی قانون دوم ترمودینامیک، بسیار عمومی تر است و می توان آن را در مورد سیستم های کوانتومی به کار برد.

از طرفی، این فرمول جدید قانون دوم ترمودینامیک که اطلاعات زیادی را در خود دارد، احتمال و اندازه افت و خیزهای کار و گرما را به طور چشمگیری، محدود می کند و به ما می گوید که افت و خیزهای خاصی که قانون دوم ترمودینامیک را نقض می کنند، فقط به طور نمایی و با احتمال پایین، رخ می دهند. این یافته ها، در مقیاس نانو و برای تکنولوژی های کوانتومی، بسیار حیاتی هستند.

دانلود مقاله ۱

دانلود مقاله ۲

زاده ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم، تکنولوژی، فوتبال و موسیقی (رپ/راک) بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز، بیگ تم و ماهنامه GB جی اس ام مشغول است.

گفتگو۴ دیدگاه

ارسال نظر


*