Научници од Универзитетот Оксфорд открија дека најголемиот енергетски трошок во квантното мерење на времето не доаѓа од самиот часовник, туку од неговото читање. Истражувањето, објавено во Physical Review Letters, покажува дека процесот на претворање на квантни сигнали во класични податоци создава ентропија која е до милијарда пати поголема од енергијата што ја троши самиот квантен механизам што ги создава „тик-так“ сигналите.
Квантното време е многу поскапо отколку што мислевме
За разлика од класичните часовници, кои се потпираат на големи и неповратни процеси (пендулуми, атомски осцилатори), квантните системи имаат многу слаба неповратност. Тоа ги прави идеални за исклучително прецизна технологија – но во исто време поставува нови термодинамички ограничувања.
Тимот од Оксфорд конструирал квантен часовник од два квантни точки, помеѓу кои еден електрон постојано преминува. Секое „скокање“ е едно квантно „тик“.
За регистрирање на тие сигнали, истражувачите користеле два типа детектори: ултраслаби електрични струи и радио-фреквентни сензори.
Резултатот е изненадувачки:
Енергијата потребна за читање на часовникот е до 1.000.000.000 пати поголема од енергијата што ја троши самиот квантен часовник.
Тоа ги руши старите претпоставки дека мерењето е „евтино“ и дека главниот предизвик е само стабилниот квантен систем.
Читањето го создава „стрелката на времето“
Истражувањето покажува дека неповратноста – односно стрелката на времето – се појавува дури кога го мериме системот, а не во самиот квантен механизам. Тоа е фундаментитетска раслојка која ги поврзува физиката на енергија и информација.
Авторката проф. Наталија Арес вели: „Очекувавме дека квантните часовници ќе бидат екстремно ефикасни. Но нашите резултати покажуваат спротивно: најголемата ентропија доаѓа од мерењето, не од часовникот.“
Ново гледање: подобро мерење, не подобар часовник
Ова ги менува приоритетите во развојот на идните квантни уреди. Наместо да бараат „поидеални“ квантни системи, инженерите треба да создадат поинтелигентни и поефикасни методи за читање на квантните сигнали.
Потенцијални примени
Овие сознанија ќе влијаат врз развојот на: квантни сензори, навигациски системи, автономни квантни уреди, ултрап прецизни мрежни часовници.
Флоријан Мајер од TU Wien вели: „Ова истражување се допира до најдлабоките прашања во физиката, вклучувајќи и зошто времето тече во една насока.“
Редакција Фронтлајн
