Фізики довели квантову швидкісну межу, існування якої підозрювали протягом тривалого часу для процесу термалізації

Цю статтю було рецензовано відповідно до редакційних процесів і політики Science X. Редактори, забезпечуючи надійність вмісту, виділили такі характеристики:

перевірено на реальність

Опублікований матеріал, який пройшов процес рецензування

надійне джерело

переглянуто з точки зору граматики та форматування

Коли взимку ми чекаємо, поки розтане лід на склі автомобіля, чи коли чекаємо, поки охолоне теплий напій, дуже багато факторів визначає, ск часу знадобиться, щоб об’єд досяг стійкої та рівноважної температури з навколишнім середовищем (термічна рівновага). До них належать площа поверхні, матеріальні властивості об’єкта та рух повітря.

Але на квантових комп’ютерах, коли ми наближаємось до атомного масштабу, де працюють кубіти, вступає в дію інший набір правил. Зовнішні умови все ще мають значення, але, згідно з новою статтею, опублікованою в журналі , квантова механіка встановлює фундаментальну швидкісну межу для того, наскільки швидко різні квантові системи можуть досягати теплової рівноваги.

Саме ця властивість є важливою, а саме те, що ця межа є універсальною. Яка б енергія не застосовувалась би, чи як би не була потужно спрямована система, процес неможливо примусити відбутися швидше.

Пошук універсального граничного швидкості

Протягом років фізики спостерігали ознаки цієї планківської межі в надпровідниках та квантових системах, що змусило їх припустити про існування універсальної швидкісної межі. Проте не вистачало загального математичного доведення, яке б вивело таку межу на чисту воду.

Саме тут на сцену виходять Паоло Абіусо та його колеги з Австрійської академії наук.

Дослідники створили універсальну математичну рамку, у якій термалізацію розглядають як процес, здатний довести різні квантові системи до відповідних термічних станів. Використовуючи теорію квантової інформації, вони обчислили, наскільки швидко це може відбутися під дією законів квантової механіки.

Щоб узагальнити свої результати, команда застосувала свої рівняння до теоретичної моделі взаємодіючих квантових частинок і дослідила їхню поведінку в математичній формі.

Неперевищувана швидкісна межа

Отже, усі ці чисельні обчислення та узагальнення до чого призвели?

Команда дослідників продемонструвала, що квантова механіка встановлює обмеження на швидкість, з якою різні квантові системи досягають теплової рівноваги. Вони виявили, що це обмеження визначається температурою, а також двома фундаментальними сталими природи — зведеною сталою Планка та сталою Больцмана.

«Отже, цей граничний межа випливає з спостереження про те, що машина тепловізації не зможе порушити межу Гейзенберга [фундаментальна межа щодо того, наскільки точно можна вимірювати квантові властивості],» — пишуть автори дослідження.

Це означає, що час, необхідний для досягнення теплової рівноваги квантовими системами при вищих температурах, може бути довшим, однак, докі вони дотримуються дійсних законів, вони не здатні перевищити цю фундаментальну швидкісну межу. Їхні результати підтверджують, що ця швидкісна межа залежить від температури та квантової механіки, незалежно від того, наскільки складним є оточуюче середовище.

Разом з тим, при надто низьких температурах межа визначається енергетичною різницею між двома найнижчими енергетичними станами системи.

Ця стаття — не лише вправна математична робота. Розуміння цих універсальних швидкісних обмежень може допомогти дослідникам у розробці кращих квантових комп’ютерів, зокрема.

Статтю написав Paul Arnold, редагувала Lisa Lock, перевірку на достовірність та огляд провів Robert Egan; під час підготовки статті було докладено чимало людських зусиль. Science X тримається на підтримці своїх читачів, щоб продовжувати незалежну наукову журналістику. Якщо ця новина є для вас важливою, ви можете розглянути можливість зробити донат, зокрема щомісячний донат. У подяку ви отримаєте акаунт без реклами.

Паоло Абіусо та ін., «Інформаційно-теоретичне доведення планківського обмеження для термалізації», (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03397-y

Диплом бакалавра біології Лондонського університету. Автор-режисер документальних фільмів BBC з міжнародним досвідом. Працює на фрілансі з південної Іспанії.

Повний профіль →

BA з давньої історії, MA з матеріальної культури. Колишній редактор , парамедик і координатор пересадки . Працює для Science X з 2021 року.

Повний профіль →

Має ступінь бакалавра в галуці математичної біології та магістра в галуці творчого писемства. Багато подорожував; має унікальний погляд на науки та мови. Повний профіль →

© 2026 Science X Network

Зворотний зв’язок для редакторів