Kvant proseslərindən işin (yəni istifadə edilə bilən enerjinin) çıxarılması termodinamika qanunlarının kvant sistemlərinə tətbiqini araşdıran kvant termodinamikası tədqiqatının əsas istiqamətidir. Eyni zamanda, digər kvant fizikası tədqiqatları açıq kvant sistemlərinin qeyri-Markovian dinamikasını araşdırır, bu da keçmiş vəziyyətlərin sistemlərin gələcək təkamülünə təsirini göstərir.

Nottingem Universiteti və San Paulo Universitetinin tədqiqatçıları kvant termodinamikasını və qeyri-Markovian dinamikasını birləşdirən ümumi və ciddi bir çərçivə təqdim etdilər və sonuncunun kvant proseslərindən iş çıxarılmasını artırmaq üçün istifadə edilə bilən bir resurs kimi xidmət edə biləcəyini göstərdilər.

Onların Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş məqaləsi kvant texnologiyalarının gələcək inkişafı üçün yeni imkanlar aça bilər.

Phys.org-a məqalənin həmmüəllifi Gerardo Adesso, “Bu məqalə aparıcı müəllif, San-Pauludan olan fəlsəfə doktoru Guilherme Zambon, Nottinghamdakı qrupuma bir il müddətinə baş çəkmək üçün FAPESP-dən maliyyə aldıqda ortaya çıxdı” dedi.

“Biz bir resurs nəzəriyyəsi kimi termodinamikanın erkən səciyyələndirilməsindən ilhamlandıq və bizim ilkin məqsədimiz yalnız dövlətlər və ya kanallar deyil, ümumi çox zamanlı kvant proseslərindən iş çıxarılmasını xarakterizə etmək üçün bu cür tədqiqatları genişləndirmək idi.”

Adesso və Zambon tərəfindən aparılan son araşdırma kvant informasiya elminin sürətlə inkişaf edən iki sahəsini birləşdirməyə yönəldilib. Birinci sahə resurs nəzəriyyəsinin obyektivindən öyrənilən kvant termodinamikasıdır, ikincisi isə qeyri-Markovianlıqdır və sözdə proses tenzor çərçivəsi kontekstində təhlil edilir.

“Yaddaş effektlərinin termodinamik prosesləri gücləndirə biləcəyi geniş şəkildə başa düşülsə də, bu anlayışlar arasında ümumi və ciddi əlaqə hələ də yoxdur” dedi məqalənin həmmüəllifi Zambon. “Bizim əsas məqsədimiz yaddaşın kvant termodinamik tapşırıqlarına necə təsir etdiyinə dair vahid perspektiv təmin edən bu əlaqəni yaratmaq idi.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1749114811&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-general-framework-bridges-quantum-thermodynamics.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS41NyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM3LjAuNzE1MS41NyJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMzcuMC43MTUxLjU3Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1749114735217&bpp=7&bdt=219&idt=111&shv=r20250603&mjsv=m202506020101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1749114581%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1749114581%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1749114581%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C336x280%2C1905x945&nras=2&correlator=3998957514109&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1847&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31092756%2C95353386%2C95362173%2C95340253%2C95340255&oid=2&pvsid=2605285216804247&tmod=183336336&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=5&uci=a!5&btvi=1&fsb=1&dtd=76148

Kvant termodinamikasını və qeyri-Markovian dinamikasını birləşdirməyə çalışarkən tədqiqatçılar başa düşdülər ki, ümumi kvant proseslərindən iş çıxarmağın birdən çox yolu var. Nəhayət, onlar dörd fərqli strategiya müəyyən etdilər və tapdılar ki, onlar təbii olaraq kvant proseslərindən iş çıxarmağa imkan verən ümumi səmərəliliyə əsaslanaraq iyerarxik bir quruluşa yerləşdirilə bilər.

“Biz tezliklə başa düşdük ki, Markovian prosesləri üçün bütün iyerarxiya çökür, yəni ən mürəkkəb strategiyalar işin çıxarılması üçün heç bir üstünlük vermir və ən yaxşısı prosesin hər bir addımından müstəqil olaraq iş çıxarmaq üçün ardıcıl prosedurdur” dedi Adesso.

“Lakin, ümumiyyətlə, qeyri-Markovian proseslərdə iyerarxiya sərtləşir və biz hər addımda müəyyən üstünlükləri ortaya qoyduq. Maraqlıdır ki, biz bunları yaddaş effektləri və müvəqqəti korrelyasiya kimi qeyri-markovianlığın spesifik xüsusiyyətlərinə bağlaya bilərdik. Bizim iyerarxiyamızın hər təbəqəsi üçün bunları göstərən konkret nümunələrimiz var.”

Öz məqalələrində Adesso və Zambon ümumi kvant proseslərini çox addımlı kvant proseslərini təsvir etmək üçün istifadə edilə bilən riyazi strukturlar olan “kvant daraqları” kimi təqdim edirlər. Onların təklif etdiyi çərçivə daha sonra kvant proseslərindən çıxarıla bilən işi qiymətləndirmək üçün istilik əməliyyatlarının resurs nəzəriyyəsi kimi tanınan məşhur kvant termodinamika nəzəriyyəsini qəbul edir.

Adesso izah etdi: “İş sərbəst enerji baxımından ölçülür və qeyri-Markovianlıq daraqlarda müəyyən edilmiş həndəsi ölçü ilə (əvvəllər Zambon tərəfindən təqdim edilmiş) kəmiyyətcə ölçülür”.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

“Bizim əlaqəmiz təkcə keyfiyyət deyil, həm də kəmiyyətdir: iyerarxiyaya qalxmaq, çıxarıla bilən əlavə iş prosesin qeyri-markovianlığının miqdarı ilə dəqiq şəkildə məhdudlaşır. Mənim üçün ən maraqlı nəticə, qeyri-Markovianlığın imkan verdiyi iş çıxarma strategiyalarının iyerarxiyasıdır.”

Adesso və Zambon tərəfindən təqdim edilən yeni çərçivə həm riyazi cəhətdən zərif, həm də dərindir, çünki qeyri-Markovianlığın kvant termodinamikası baxımından müxtəlif fundamental üstünlüklər təklif etdiyini göstərir. Kvant sistemlərinin anlaşılmasını inkişaf etdirməklə yanaşı, çərçivə kvant termodinamik proseslərinə əsaslanan texnologiyaların gələcək inkişafı haqqında məlumat verə bilər.

“Bizim əsas töhfəmiz termodinamika və yaddaş effektləri arasında ciddi və ümumi əlaqə yaratmaq, qeyri-Markovian proseslərdə işin genişləndirilməsini təmin edən mexanizmləri aydınlaşdırmaq idi” dedi Zambon.

“Əlavə olaraq, biz qeyri-markovianlıq dərəcəsindən asılı olaraq nə qədər üstünlük əldə edilə biləcəyini kəmiyyətlə göstərən davamlılıq sərhədlərini əldə etdik – praktik tətbiqlərə doğru bir addım. Bu tapıntılar kvant istilik maşınlarının, batareyaların dizaynına təsir göstərə bilər və hətta kvant hesablamasının termodinamik xərclərini də məlumatlandıra bilər.”

Tədqiqatçılar ümid edirlər ki, onların hazırladıqları nəzəri çərçivə tezliklə müxtəlif kvant texnologiyalarının inkişafına töhfə verəcək.

Onların son tədqiqatlarının nəticələri xüsusi olaraq müəyyən bir zaman oxu olan proseslərə tətbiq edilsə də, onlar indi qeyri-müəyyən səbəbli sifarişin işin çıxarılması üçün resurs kimi xidmət edə biləcəyini müəyyən etməyi planlaşdırırlar.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=3984658916&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1749114833&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-general-framework-bridges-quantum-thermodynamics.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS41NyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM3LjAuNzE1MS41NyJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMzcuMC43MTUxLjU3Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1749114735224&bpp=4&bdt=227&idt=127&shv=r20250603&mjsv=m202506020101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1749114581%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1749114581%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1749114581%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C336x280%2C1905x945%2C750x280%2C336x280&nras=2&correlator=3998957514109&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=5&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4257&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=508&eid=31092756%2C95353386%2C95362173%2C95340253%2C95340255&oid=2&psts=AOrYGskvRAL8NbjbOYRCc4v93YgnnfZhiMo61pJZA8V_2U1ghSH71NxGqGyjkpoE83ayXmltkTXBdvzArJpWnjXwhCKIkcOj&pvsid=2605285216804247&tmod=183336336&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=6&uci=a!6&btvi=3&fsb=1&dtd=97934

“Daha əsaslı olaraq, biz kvant daraqlarından iş çıxarmaq üçün ən yaxşı strategiyamızın geri qaytarıla bilən olub olmadığını, yəni çox iş sərf etməklə (və daha çox deyil) istilik əməliyyatları vasitəsilə prosesi geri qaytara biləcəyini araşdırmaq istəyirik” dedi Adesso.

“Biz həmçinin nüvə maqnit rezonans qurğuları ilə eksperimental nümayişləri araşdırmaq və təbii olaraq baş verən qeyri-Markovian prosesləri və onların termodinamik effektivliyini təhlil etmək istəyirik; bu, kvant məlumatı və biokimya elmləri arasında getdikcə populyarlaşan interfeysə yeni işıq sala bilər.”

Gələcək tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, Adesso və Zambon yeni nəzəri çərçivələrinin praktik tətbiqlərini də araşdıracaqlar. Məsələn, onlar yaddaş effektlərinin enerjinin saxlanmasını və çıxarılmasını necə optimallaşdıra biləcəyinə diqqət yetirərək kvant batareyalarının işləməsini təmin edən prosesləri öyrənmək üçün ondan istifadə etmək istəyirlər.

“Biz həmçinin hesablamaların termodinamikasını və ya başqa sözlə, kvant məlumatlarının emalında enerji mübadiləsini öyrənmək üçün çərçivəmizdən istifadə etməyi planlaşdırırıq” dedi Zambon.

“İrəli gedərək, biz bu nəticələri daha konkret şəraitdə tədqiq etməyi planlaşdırırıq. Bu xüsusi ssenarilərə diqqət yetirməklə, biz birbaşa eksperimental əhəmiyyət kəsb edən yeni anlayışları açmağa ümid edirik.”

Daha çox məlumat: Guilherme Zambon və digərləri, Kvant Prosesləri Termodinamik Resurslar kimi: Markovianlığın Rolu, Fiziki İcmal Məktubları (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.200401 .

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

© 2025 Science X Network