Физики доказали квантовую скоростной предел, существование которого подозревалось на протяжении длительного времени для термализации

Эта статья прошла редакционную проверку в соответствии с процессами и политикой Science X. Редакторы выделили следующие особенности, обеспечивая достоверность содержания:

Проверено на достоверность

Опубликовано после рецензирования

надёжный источник

Пересмотрено с точки зрения грамматики и форматирования

Когда мы ждём, пока растает лёд на стёклах автомобиля зимой, или пока остынет прохладный напиток, нас часто интересует, сколько времени потребуется телу, чтобы достичь устойчивого и сбалансированного теплового равновесия с окружающей средой (теплового равновесия). На это влияет множество факторов, среди которых можно выделить площадь поверхности, свойства материала тела и движение воздуха.

Однако, когда мы приближаемся к атомарному масштабу, на котором работают кубиты в квантовых компьютерах, вступает в силу другой набор правил. Внешние условия по-прежнему имеют значение, однако, согласно новой статье, опубликованной в журнале , квантовая механика устанавливает фундаментальный скоростной предел того, насколько быстро различные квантовые системы могут достигать теплового равновесия.

Значимость этого принципа заключается в его универсальности. Какое бы ни было приложено количество энергии или как бы ни была сильно направлена система, процесс нельзя заставить протекать быстрее.

Поиск предельной скорости Вселенной

На протяжении многих лет физики наблюдали признаки этого планковского предела в сверхпроводниках и квантовых системах, что позволило им предположить существование универсального предела скорости. Однако не хватало общего математического доказательства, которое бы строго установило такой предел.

На этом этапе на сцену выходят Паоло Абьюзо и его коллеги из Австрийской академии наук.

Исследователи создали универсальную математическую рамку, рассматривающую термализацию как процесс, способствующий достижению соответствующих термических состояний различными квантовыми системами. Используя теорию квантовой информации, они вычислили, насколько быстро это может происходить под действием законов квантовой механики.

Чтобы проиллюстрировать свои результаты, команда применила свои уравнения к теоретической модели взаимодействующих квантовых частиц и математически исследовала их поведение.

Непреодолимое ограничение скорости

Итак, к какому результату привели все эти численные расчёты и обобщения?

Команда показала, что квантовая механика устанавливает ограничение на скорость, с которой различные квантовые системы приходят к тепловому равновесию. Исследователи обнаружили, что это ограничение определяется температурой, а также двумя фундаментальными постоянными природы — приведённой постоянной Планка и постоянной Больцмана.

«То есть это ограничение вытекает из наблюдения, что машина термализации не сможет нарушить предел Гейзенберга [фундаментальное ограничение точности, с которой можно измерять квантовые свойства], — пишут авторы работы.

Это означает, что на более высоких температурах минимальное время, необходимое квантовым системам для достижения теплового равновесия, может быть короче, однако при этом они всё равно не способны превзойти этот фундаментальный скоростной предел. Полученные результаты подтверждают, что этот скоростной предел зависит от температуры и квантовой механики независимо от того, насколько сложной является окружающая среда.

В то же время при крайне низких температурах предел определяется разницей энергий между двумя низшими энергетическими состояниями системы.

Эта статья — нечто большее, чем просто изящное математическое исследование. Понимание этих фундаментальных ограничений скорости может помочь исследователям в разработке более совершенных квантовых компьютеров и других .

Статья написана Полом Арнольдом, отредактирована Лисой Лок, проверена на достоверность и проведена через рецензирование Робертом Эганом; при подготовке материала приложено немало усилий. Science X поддерживает независимую научную журналистику, опираясь на поддержку своих читателей. Если этот материал для вас важен, вы можете рассмотреть возможность внесения пожертваний, особенно ежемесячных. В знак благодарности вы получите аккаунт без рекламы.

Паоло Абьусо и др., «Информационно-теоретическое доказательство планковского предела для термизации», (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03397-y

Степень бакалавра по биологии Лондонского университета. Режиссёр документальных фильмов BBC с международным опытом работы. Работает на себя из Южной Испании.

Полный профиль →

BA по истории искусства, МА по материальной культуре. Бывший редактор музея, парамедик и координатор по донорству органов. Редактирует для Science X с 2021 года.
Профиль полностью →

Степень бакалавра в области математической биологии, степень магистра в области творческого письма. Много путешествовал; обладает уникальным взглядом на науку и язык. Полный профиль →

© 2026 Science X Network

Отзывы для редакторов