क्वांटम लोफोल प्रकृति की गति सीमा को तोड़ सकता है

एक शताब्दी-डेढ़-पुराने भौतिकी विरोधाभास ने क्वांटम क्षेत्र में नया जीवन पाया है, क्योंकि शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया है कि क्वांटम यांत्रिकी सैद्धांतिक रूप से प्रकृति के मूलभूत कानूनों में से एक का उल्लंघन कर सकते हैं, यह नहीं चुनता है। एनपीजे क्वांटम सूचना में प्रकाशित खोज, क्वांटम थ्योरी और थर्मोडायनामिक्स के बीच एक अप्रत्याशित सद्भाव को प्रकट करती है जो दोनों क्षेत्रों की हमारी समझ को फिर से खोल सकती है।

नागोया विश्वविद्यालय और स्लोवाक एकेडमी ऑफ साइंसेज के शोधकर्ताओं ने पाया है कि क्वांटम सिद्धांत तकनीकी रूप से थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून के उल्लंघन की अनुमति देता है – भौतिकी का एक आधारशिला सिद्धांत जो इंजन से विकास तक सब कुछ को नियंत्रित करता है। हालांकि, उन्होंने यह भी दिखाया कि किसी भी क्वांटम प्रक्रिया को इस कानून का सम्मान करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, जो शास्त्रीय और क्वांटम भौतिकी के बीच एक सुरुचिपूर्ण सह -अस्तित्व का सुझाव देता है।

एक पुराने दानव को एक क्वांटम मेकओवर मिलता है

अनुसंधान 1867 से प्रसिद्ध “मैक्सवेल के दानव” विचार के प्रयोग को फिर से दर्शाता है, जिसने एक काल्पनिक होने का प्रस्ताव दिया जो कि उनकी गति के आधार पर अणुओं को छांटकर थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून का उल्लंघन कर सकता है। टीम ने यह विश्लेषण करने के लिए एक गणितीय ढांचा विकसित किया कि यह “दानव” एक क्वांटम सिस्टम में कैसे व्यवहार करेगा।

अध्ययन के प्रमुख शोधकर्ताओं में से एक, शिंटारो मिनागावा ने बताया, “हमारे परिणामों से पता चला कि क्वांटम थ्योरी द्वारा अनुमत कुछ शर्तों के तहत, सभी लागतों के लिए लेखांकन के बाद भी, निकाले गए काम को खर्च किए गए काम से अधिक हो सकता है, जो कि थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून का उल्लंघन कर रहा है।”

लेकिन भौतिकी को बढ़ाने की धमकी देने के बजाय, इस खोज से कुछ और गहरा पता चलता है। “हमारा काम दर्शाता है कि, इन सैद्धांतिक कमजोरियों के बावजूद, किसी भी क्वांटम प्रक्रिया को डिजाइन करना संभव है ताकि यह दूसरे कानून का अनुपालन करे,” अध्ययन के लेखकों में से एक हैमेद मोहम्मदी ने कहा।

संघर्ष के बिना स्वतंत्रता

फ्रांसेस्को बुसकेमी, अध्ययन के लेखकों में से एक, इस महत्व पर विस्तार से बताया गया है: “इस पेपर में हम एक चीज दिखाते हैं कि क्वांटम सिद्धांत वास्तव में थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून से तार्किक रूप से स्वतंत्र है। यही है, यह कानून का उल्लंघन कर सकता है क्योंकि यह इसके बारे में बिल्कुल ‘नहीं’ नहीं है। ” उन्होंने कहा, “और अभी तक – और यह केवल उल्लेखनीय है – किसी भी क्वांटम प्रक्रिया को थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून का उल्लंघन किए बिना महसूस किया जा सकता है। यह तब तक अधिक सिस्टम जोड़कर किया जा सकता है जब तक कि थर्मोडायनामिक संतुलन बहाल नहीं हो जाता। ”

व्यवहारिक निहितार्थ

शोध सैद्धांतिक भौतिकी से परे है। यह स्थापित करके कि क्वांटम प्रक्रियाओं को थर्मोडायनामिक सीमाओं का सम्मान करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, जबकि अभी भी क्वांटम प्रभावों का उपयोग करते हैं, अध्ययन क्वांटम प्रौद्योगिकियों को विकसित करने के लिए महत्वपूर्ण मार्गदर्शन प्रदान करता है। यह क्वांटम कंप्यूटर और नैनोस्केल इंजन के डिजाइन को प्रभावित कर सकता है, जहां ऊर्जा की कमी को समझना महत्वपूर्ण है।

टीम के गणितीय विश्लेषण से क्वांटम सिस्टम में काम निष्कर्षण और व्यय के लिए सटीक समीकरणों का पता चला, जो वॉन न्यूमैन एन्ट्रापी और ग्रोनवोल्ड-ओजवा सूचना लाभ जैसे क्वांटम सूचना उपायों के माध्यम से व्यक्त किया गया था। ये उपकरण क्वांटम संचालन की ऊर्जावान लागतों को समझने के लिए एक नया ढांचा प्रदान करते हैं।

आगे देख रहा

निष्कर्ष बताते हैं कि क्वांटम यांत्रिकी और थर्मोडायनामिक्स स्वतंत्र रूप से काम करते हैं, जबकि उन्हें सामंजस्यपूर्ण रूप से समेटा जा सकता है। यह अंतर्दृष्टि क्वांटम प्रौद्योगिकियों के अग्रिम के रूप में मूल्यवान साबित हो सकती है, प्रकृति की मौलिक सीमाओं का सम्मान करते हुए क्वांटम प्रभावों का फायदा उठाने के लिए एक मार्ग की पेशकश करती है।

क्वांटम प्रौद्योगिकी विकास को बाधित करने के बजाय, शोध से पता चलता है कि थर्मोडायनामिक सिद्धांत अधिक कुशल क्वांटम सिस्टम के डिजाइन को निर्देशित कर सकते हैं। जैसा कि हम क्वांटम दायरे में गहराई से धकेलते हैं, इस समझ के भीतर कैसे काम करना है – बजाय इसके खिलाफ – थर्मोडायनामिक बाधाएं भविष्य के नवाचारों के लिए महत्वपूर्ण साबित हो सकती हैं।