Ingrid Fadelli , Phys.org

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriKvant istilik maşınları üçün əldə edilə bilən vəziyyətlər toplusunun təsviri. Kredit: Yoshihiko Hasegawa

Kvant istilik maşınları ənənəvi istilik mühərrikləri və ya soyuducular kimi enerjini faydalı işə və ya soyutmaya çevirmək üçün kvant mexaniki təsirlərdən istifadə edən cihazlardır. Termodinamika nəzəriyyəsi göstərir ki, bütün istilik maşınlarının eyni termodinamik prosesləri vaxtında istehsal etdiyi etibarlılığın artırılması, sərf olunan istilik və ya əlavə enerji ehtiyacı kimi baha başa gəlir.

Tokio Universitetində fizik Yoşihiko Haseqava termodinamikaya əsaslanan nəzəriyyə və konsepsiyalardan çıxış edərək bu yaxınlarda son ölçülü kvant istilik maşınlarının dəqiqliyini məhdudlaşdıran hədləri müəyyən etmək üçün yola çıxdı. Physical Review Letters- də dərc olunmuş son məqaləsində o, bu məhdudiyyətləri müəyyənləşdirir və göstərir ki, kvant koherensliyi dalğalanmaları azalda bilər, kvant istilik maşınlarının dəqiqliyini artıra bilər.

“Termodinamik qeyri-müəyyənlik əlaqələri vacib bir “pulsuz naharın olmaması” prinsipini aydınlaşdırdı: əməliyyatın daha dəqiq olmasını istəyirsinizsə, daha çox termodinamik xərc, yəni entropiya istehsalı ödəməlisiniz” dedi Haseqava Phys.org-a. “Lakin bu termodinamik qeyri-müəyyənlik münasibətləri, prinsipcə, entropiya istehsalını ixtiyari olaraq yüksək sövq etməyi qadağan etmir.

“Əgər siz bunu edə bilsəydiniz, termodinamik qeyri-müəyyənlik əlaqəsi ixtiyari olaraq yüksək dəqiqliyə imkan verərdi. Bununla belə, real kvant cihazları üçün siz sonsuz entropiya hasilatı yarada bilməyəcəyiniz aydındır. Bu o deməkdir ki, hətta siz hər hansı dinamikanı təyin etməmişdən əvvəl sistemin strukturu bəzi son dəqiqlik məhdudiyyətlərini tətbiq etməlidir.”

Kvant ahəngdarlığından təsirlənən yeni sərhədlər

Haseqava öz məqaləsində çox ümumi açıq kvant sistemini (yəni, onu əhatə edən mühitdə bir şeylə qarşılıqlı əlaqədə olan sistem) nəzərdən keçirməklə başlayır. Həm bu sistem, həm də ətraf mühit yalnız məhdud sayda mümkün kvant vəziyyətlərinə malikdir (yəni onlar sonlu ölçülüdür) və onlar kvant mexanikasının qaydalarına uyğun olaraq birlikdə təkamül edirlər.

“İnformasiya-nəzəri bərabərsizlik kimi tanınan çərçivədən və kvant soyutma/üçüncü qanun ədəbiyyatından alətlərdən istifadə edərək, hər hansı belə dinamikadan sonra ətraf mühitin vəziyyətinin əldə edə biləcəyi ən kiçik öz dəyərində aşağı sərhədlər əldə etdim” dedi Haseqava. “Bunu Gibbs ştatlarının spektral xüsusiyyətləri ilə birləşdirmək dinamikadan müstəqil sərhədlər verir.”

Əslində, Haseqava kvant istilik maşınlarının çıxışının nə qədər dəqiq ola biləcəyini təsvir edən yeni riyazi hədlər əldə etdi. Qeyd edək ki, bu sərhədlər zamanla fərdi maşınların işinə uyğun olaraq dəyişməməlidir.

“Koherensiyanın rolunu qiymətləndirmək üçün mən termal mühit hadisəsini populyasiyaları termal olan, lakin diaqonaldan kənar şərtlər əlavə edilmiş əlaqəli Gibbs vəziyyəti ilə müqayisə etdim” dedi.kvant batareyasının təsviri. Kredit: Yoshihiko Hasegawa

Kvant istilik maşınlarının gələcək inkişafı haqqında məlumat vermək

Tədqiqatının bir hissəsi olaraq, Hasegawa kvant batareyasının işini də araşdırdı və enerji saxlama dəqiqliyini məhdudlaşdıran sərhədləri müəyyənləşdirdi. O, həmçinin kvant uyğunluğunun onun əldə etdiyi əsas məhdudiyyətləri nə dərəcədə dəyişdirəcəyini araşdırdı.

“Bu ardıcıl düzəlişlərin ən kiçik öz dəyərini necə dəyişdirdiyini məhdudlaşdırmaqla, ardıcıllığın dəqiqlik sərhədlərini gücləndirə biləcəyini göstərmək olar” dedi Haseqava. “Konseptual olaraq, əsas töhfə xüsusi dinamikadan asılı olan “xərc-dəqiqlik” mübadilələrindən (entropiya istehsalı vasitəsilə ilkin quraşdırma ilə uyğun gələn hər hansı mümkün dinamikanı saxlayan universal sərhədlərə) keçməkdir. Bu mənada sənəd son ölçülü kvantın nə qədər dəqiqliyinə dair fundamental məhdudiyyətləri müəyyən edir, istilik maşınının necə olmasından asılı olmayaraq.”

Bu son iş kvant istilik maşınlarının, o cümlədən kvant batareyalarının dəqiqliyinə yeni məhdudiyyətlər təqdim edir və bu sistemlərin gələcək inkişafına istiqamət verə bilər. Kvant batareyaları vəziyyətində, Haseqava göstərdi ki, eyni vaxtda böyük miqdarda enerji saxlamaq və ixtiyari olaraq yüksək doldurma dəqiqliyi əldə etmək mümkün olmadığı üçün aydın bir mübadilə var.

“Bağlama çox ümumi kvant quruluşu altında əldə edildi” dedi Haseqava. “Buna görə də, o, çox ümumi kvant sistemlərinə tətbiq edilə bilər. Məsələn, kvant maşın öyrənməsində son dəqiqlik həddini öyrənmək üçün istifadə edilə bilər.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Liza Lok tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Ətraflı məlumat: Yoshihiko Hasegawa, Sonlu Ölçülü Kvant Termal Maşınlarında Fundamental Dəqiqlik Limitləri, Fiziki İcmal Məktubları (2025). DOI: 10.1103/qh8p-4bxs . arXiv- də : DOI: 10.48550/arxiv.2412.07271

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal məktubları , arXiv  

© 2025 Science X Network