Fizycy udowodnili istawany od dawna kwantowy limit termalizacji

Ten artykuł przeszedł proces redakcyjny zgodnie z procedurami i politykami Science X. Redaktorzy, zapewniając wiarygodność treści, wyróżnili następujące cechy:

sprawdzono zgodność z rzeczywistością

opracowanie po recenzji i publikacja

wiarygodne źródło

przeregowane pod względem gramatycznym i formatowaniem

Gdy zimą czekamy na stopnienie lodu z szyby samochodu lub gdy oczekujemy na ochłodzenie ciepłego napoju, czas, jaki zajmie osiągnięcie przez ciało stabilnej i zrównoważonej temperatury z otoczeniem (równowaga termiczna), zależy od wielu czynników. Do tych czynników należą powierzchnia ciała, właściwości materiałowe badanego obiektu oraz przepływ powietrza.

Jednak, gdy przybliżamy się do subatomowego skali, na której działają qubity w komputerach kwantowych, wchodzi w grę inny zestaw zasad. Warunki zewnętrzne nadal mają znaczenie, jednak według nowej pracy opublikowanej w czasopiśmie , mechanika kwantowa wyznacza fundamentalną granicę prędkości, określającą, jak szybko różne systemy kwantowe mogą osiągać równowagę termiczną.

Istotą tego odkrycia jest to, że ta granica ma charakter uniwersalny. Niezależnie od tego, ile energii zostanie dostarczone albo jak silnie zostanie ukierunkowany dany system, proces nie może zostać zmuszony do zachodzenia szybciej.

Poszukiwanie uniwersalnej granicy prękości

Od lat fizycy obserwowali oznaki tej plankowskiej granicy w nadprzewodnikach i systemach kwantowych, co skłoniło ich do podejrzeń, że istnieje uniwersalna granica prędkości. Brakowało jednak ogólnego dowodu matematycznego, który tę granicę wyznaczałby.

W tym momencie na scenę występują Paolo Abiuso z Austriackiej Akademii Nauk oraz jego współpracownicy.

Badacze stworzyli uniwersalną matematyczną ramę, traktując termalizację jako proces prowadzący różne systemy kwantowe do odpowiadających im stanom termicznym. Korzystając z teorii informacji kwantowej, obliczyli, jak szybko może to zachodzić w ramach praw mechaniki kwantowej.

Aby uwydnienić swoje wyniki, zespół zastosował swoje równania do teoretycznego modelu oddziałujących cząstek kwantowych i przeanalizował ich zachowanie w formie matematycznej.

Nieskończona granica prędkości

Jaki więc przyczyniły się wszystkie te obliczenia liczbowe i teoryzacja?

Ekip pokazał, że mechanika kwantowa wyznacza pewną granicę prędkości, z jaką różne systemy kwantowe dążą do równowagi termicznej. Odkryto, że ta granica jest wyznaczana przez temperaturę oraz dwie fundamentalne stałe natury: zredukowaną stałą Plancka i stałą Boltzmanna.

„Zatem ta granica wynika z obserwacji, że maszyna termalizacyjna nie będzie mogła naruszyć granicy Heisenberga [podstawowej granicy określającej, jak precyzyjnie można mierzyć właściwości kwantowe] – piszą autorzy pracy.

Oznacza to, że w wyższych temperaturach minimalny czas potrzebny na osiągnięcie równowagi termicznej przez systemy kwantowe może być krótszy, jednak gdy działają one zgodnie z prawami fizyki, nadal nie mogą przekroczyć tej fundamentalnej granicy prędkości. Wyniki badań potwierdzają, że ta granica prędkości zależy od temperatury i mechaniki kwantowej, niezależnie od tego, jak skomplikowane jest otaczające środowisko.

Jednak w skrajnie niskich temperaturach granicę wyznacza różnica energii między dwoma najniższymi stanami energetycznymi układu.

Ta artykuł to coś więcej niż sprytna praca matematyczna. Zrozumienie tych uniwersalnych ograniczeń prędkości może pomóc badaczom w rozwijaniu lepszych komputerów kwantowych, w tym technologii kwantowych.

Artykuł został napisany przez Paula Arnolda, zredagowany przez Lisę Lock, a jego poprawność zweryfikowana i przeanalizowana przez Roberta Egan; nad przygotowaniem tekstu pracowali ludzie, wkładając w to dużo staranności. Science X opiera się na wsparciu swoich czytelników, aby utrzymać niezależny dziennictwo naukowe. Jeśli ta wiadomość jest dla Ciebie ważna, możesz rozważyć zrobienie darowizny, szczególnie darowizny miesięcznej. W zamian otrzymasz konto bez reklam.

Paolo Abiuso i inni, „Informacyjno-teoretyczne dowód granicy Plancka dla termalizacji”, (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03397-y

Absolwent Uniwersytetu Londyńskiego ze stopniem licencjata z biologii. Producent filmów dokumentalnych BBC z międzynarodowym doświadczeniem. Pracuje zdalnie z południa Hispanii.

Pełny profil →

BA Sztuka, MA Kultura Materialna. Była redaktorką , paramedykiem i koordynatorem transplantacji . Od 2021 roku redaguje dla Science X.

Pełny profil →

Absolwent matematycznej biologii oraz studiów magisterskich z zakresu twórczego pisarstwa. Dobrze podróżował; posiada unikalne perspektywy w dziedzinie nauki i języka. Pełne profil →

© 2026 Science X Network

Opinie dla redaktorów