Oryginalna wersja z tę historię pojawił się w Magazyn Quanta.
Jeśli istnieje jedno prawo fizyki, które wydaje się łatwe do zrozumienia, jest to drugie prawo termodynamiki: ciepło przepływa spontanicznie z ciał cieplejszych do zimniejszych. Ale teraz delikatnie i niemal od niechcenia Alexssandre de Oliveira Jr. pokazała mi, że zupełnie tego nie rozumiem.
„Weź tę filiżankę gorącej kawy i ten zimny dzbanek mleka” – powiedział brazylijski fizyk, gdy siedzieliśmy w kawiarni w Kopenhadze. Wystarczy je zetknąć, a ciepło będzie przepływać od gorącego obiektu do zimnego, tak jak po raz pierwszy oficjalnie stwierdził niemiecki naukowiec Rudolf Clausius w 1850 r. Jednak w niektórych przypadkach, jak wyjaśnił de Oliveira, fizycy nauczyli się, że prawa mechaniki kwantowej mogą skierować przepływ ciepła w przeciwnym kierunku: od zimna do gorąca.
To naprawdę nie znaczy, że drugie prawo nie działa, dodał, gdy jego kawa ostygła uspokajająco. Tyle że termin Clausiusa „klasyczna granica” jest pełniejszym sformułowaniem wymaganym przez fizykę kwantową.
Fizycy zaczęli doceniać subtelność tej sytuacji ponad dwie dekady temu i od tego czasu badają kwantową wersję drugiej zasady. Teraz de Oliveira, badacz ze stopniem doktora na Uniwersytecie Technicznym w Danii, wraz ze współpracownikami wykazali, że rodzaj „anomalnego przepływu ciepła” możliwy na poziomie kwantowym może mieć przydatne i pomysłowe zastosowanie.
Twierdzą, że może służyć jako łatwa metoda wykrywania „kwantowości” — na przykład wykrywania, że obiekt znajduje się w kwantowej „superpozycji” wielu możliwych obserwowalnych stanów lub że dwa takie obiekty są splecione ze stanami, które są współzależne — bez niszczenia tych delikatnych zjawisk kwantowych. Takie narzędzie diagnostyczne mogłoby zostać wykorzystane do sprawdzenia, czy komputer kwantowy rzeczywiście wykorzystuje zasoby kwantowe do wykonywania obliczeń. Może nawet pomóc w wyczuciu kwantowych aspektów siły grawitacji, co jest jednym z pilnych celów współczesnej fizyki. Naukowcy twierdzą, że wystarczy podłączyć system kwantowy do innego systemu, który może przechowywać informacje na jego temat, oraz do lodówki – ciała, które może pochłonąć dużo energii. Dzięki temu ustawieniu można zwiększyć przepływ ciepła do chłodnicy, przekraczając to, co byłoby dozwolone klasycznie. Po prostu mierząc, jak gorący jest zlew, można wykryć obecność superpozycji lub splątania w układzie kwantowym.
