量子计算中的绝对零度 科学家提出 量子版本 热力学第三定律

如今维也纳大学的一个研究团队已经对此展开了研究：这个定律如何与量子物理学的规则相协调？他们成功地开发了热力学第三定律的“量子版本”：理论上，绝对零度是可以实现的。但对于任何可能的配方来说，你都需要三种成分：能量、时间和复杂性。只有当你拥有无限量的其中一种成分时，你才能达到绝对零。

问题的根源在于，热力学是在19世纪为经典物体——蒸汽机、冰箱或发光的煤块——制定的。当时，人们对量子理论一无所知。如果我们想了解单个粒子的热力学，我们首先必须分析热力学和量子物理学是如何相互作用的——这正是Marcus Huber和他的团队所做的。

Marcus Huber说：“我们很快意识到，你不一定要使用无限的能量才能达到绝对零度，在有限的能量下，这也是可能的，但你需要无限长的时间才能做到。”到目前为止，这些考虑因素仍然与我们从教科书中所知道的经典热力学相兼容。但随后，团队发现了一个至关重要的额外细节：

Marcus Huber说：“我们发现，即使在有限的能量和时间内，量子系统也可以被定义为允许达到绝对基态——我们谁也没想到会这样，但这些特殊的量子系统还有另一个重要特性：它们是无限复杂的。”因此，你需要对量子系统的无限多个细节进行无限精确的控制，然后你就可以用有限的能量在有限的时间内将量子物体冷却到绝对零。当然，在实践中，这就像需要无限高的爆破能量或无限长的时间一样实际上难以实现。

在量子技术的实际应用中，温度在今天起着关键作用——温度越高，量子态就越容易断裂，无法用于任何技术用途。Marcus Huber说：“这正是为什么更好地理解量子理论和热力学之间的联系如此重要。目前在这一领域有很多有趣的进展。慢慢地，我们可以看到物理学的这两个重要部分是如何交织在一起的。”我们将在下一篇文章中讨论。这里有一些关于热力学第二定律的简单介绍，以帮助您理解它的含义。

（编辑：银川站长网）

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