Fyzici dokázali kvantovou rychlostní hranici, jejíž existenci pro termalizaci dlouho jen hypotetizovali

Tato článek byl recenzován podle redakčního procesu a politiky Science X. Redatoři zdůraznili následující vlastnosti při zajišťování spolehlivosti obsahu:

byla ověřena realističnost

publikace po prošlo recenzním řízením

spolehlivý zdroj

Přehledný a formátovaný přehled gramatiky

Při čekání na rozmrznutí ledu na zimní automobilové sklo nebo při čekání na vychlazení teplého nápoje závisí doba, po kterou dosáhne těleso stabilní a vyvážené teploty s okolím (tepelná rovnováha), na mnoha faktorech. Mezi ně patří například plocha povrchu, materiálové vlastnosti tělesa a proudění vzduchu.

Avšak když se přiblížíme k subatomickému škále, kde fungují kvantové bity, nastupuje jiná sada pravidel. Vnější podmínky stále hrají roli, ale podle nové studie publikované v časopise stanovuje kvantová mechanika základní rychlostní limit pro to, jak rychle se různé kvantové systémy mohou blížit termální rovnováze.

Podstatou tohoto objevu je, že tato hranice je univerzální. Ať už se aplikuje jakékoli množství energie, ať už se systém jakýmkoli způsobem silně řídí, proces nelze donutit, aby probíhal rychleji.

Hledání univerzálního rychlostního limitu

Fyzici již po léta pozorovali náznaky této Planckovy limity v supravodičích a kvantových systémech, což je přivedlo k podezření, že existuje univerzální rychlostní limit. Chyběl však obecný matematický důkaz, který by takovou limitu formálně stanovil.

V tomto okamžiku vstupují na scénu Paolo Abiuso a jeho kolegové z Rakouské akademie věd.

Výzkumníci vytvořili univerzální matematický rámec, který termalizaci chápe jako proces vedoucí různé kvantové systémy k příslušným termálním stavům. Pomocí kvantové teorie informace vypočítali, jak rychle může tento proces probíhat za podmínek platných zákonů kvantové mechaniky.

K vyjasnění svých výsledků tým aplikoval své rovnice na teoretický model interakčních kvantových částic a matematicky prozkoumal jejich chování.

Nedosažitelná rychlostní hranice

A jaký výsledek přinesly všechny tyto číselné výpočty a teoretizování?

Tým ukázal, že kvantová mechanika kladí rychlostní omezení při přechodu různých kvantových systémů do termální rovnováhy. Objevil, že toto omezení určuje teplota a dva základní konstanty přírody – redukovaná Planckova konstanta a Boltzmannova konstanta.

„Tato hranice vychází z pozorování, že se termalizující stroj nemůže dostat za Heisenbergův limit [základní hranici přesnosti, s jakou lze měřit kvantové vlastnosti],“ píší autoři studie.

To znamená, že při vyšších teplotách může být minimální doba potřebná k dosažení termální rovnováhy kvantových systémů kratší, avšak za platnosti tohoto principu nemohou překročit tuto základní rychlostní hranici. Jejich zjištění potvrzují, že tato rychlostní hranice závisí na teplotě a kvantové mechanice bez ohledu na to, jak složitá je okolní prostředí.

Přesto je při velmi nízkých teplotách horní hranice určena energetickým rozdílem mezi nejnižšími dvěma energetickými stavy systému.

Tato článek je mnohem více než jen brilantní matematická studie. Porozumění těmto univerzálním rychlostním limitům může pomoct výzkumníkům vyvíjet lepší kvantové počítače, včetně kvantových technologií.

Článek napsal Paul Arnold, upravila Lisa Lock a na správnost jej prověřil a přečetl Robert Egan; za jeho přípravou stojí pečlivá lidská práce. Science X se pro udržení nezávislé vědecké žurnalistiky opírá o podporu svých čtenářů. Pokud vám tato zpráva je důležitá, můžete zvážit darování, zejména pravidelné měsíční dary. Jako poděkování získáte účet bez reklam.

Paolo Abiuso et al., Informačně-teoretický důkaz Planckova limity pro termalizaci, (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03397-y

Absolventka Univerzity v Londýně oboru biologii. Dokumentaristka BBC s mezinárodními zkušenostmi. Pracuje na volné noze ze jižního Španělska.

Kompletní profil →

BA Umění historie, MA Materiální kultura. Bývalý editor starého , paramedik a koordinátor transplantace . Od roku 2021 rediguje pro Science X.

Kompletní profil →

V oblasti matematické biologie získal titul bakaláře, v oblasti kreativního psaní titul magistra. Mnoho cestoval a má jedinečný pohled na vědu a jazyk. Kompletní profil →

© 2026 Science X Network

Zpětná vazba pro editory