国产一级a片免费看高清,亚洲熟女中文字幕在线视频,黄三级高清在线播放,免费黄色视频在线看

絕對(duì)的最低溫度是-273.15攝氏度，也就是所謂的絕對(duì)零度。這是一個(gè)我們只能盡力接近，但永遠(yuǎn)無(wú)法真正達(dá)到的溫度。根據(jù)熱力學(xué)第三定律，要想把任何系統(tǒng)完全冷卻到絕對(duì)零度是不可能的，只能無(wú)限接近。

那么，這個(gè)定律要如何與量子物理的法則相協(xié)調(diào)？在一項(xiàng)新的研究中，一個(gè)國(guó)際物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)這個(gè)問(wèn)題展開了探討，并發(fā)展了熱力學(xué)第三定律的“量子版本”。

  一個(gè)顯而易見的矛盾  

當(dāng)量子粒子的溫度達(dá)到絕對(duì)零度時(shí)，它們的狀態(tài)是精確已知的：處于絕對(duì)的最低能量狀態(tài)，而且不再含有任何關(guān)于它們之前處于什么狀態(tài)的信息。換句話說(shuō)，在它們身上發(fā)生過(guò)的一切，都將被完全擦除。因此，從量子物理學(xué)的角度，冷卻系統(tǒng)與刪除信息這兩件看似完全不同的事，實(shí)則緊密地交織在一起。

這樣一來(lái)，信息論與熱力學(xué)，這兩個(gè)重要的物理學(xué)理論便相遇了。然而，它們是相互矛盾的。在信息論中，朗道爾原理表明，任何對(duì)信息的不可逆操作，比如刪除一比特信息，都會(huì)不可避免地造成熱量的產(chǎn)生。更具體地說(shuō)，要?jiǎng)h除一比特信息，至少要消耗k_BTlog(2)個(gè)單位熱量。在熱力學(xué)中，能斯特的“不可達(dá)性原理”表明，根據(jù)熱力學(xué)第三定律，要將任何系統(tǒng)冷卻到絕對(duì)零度的溫度，將需要消耗無(wú)限的能量。

如果刪除信息和冷卻到絕對(duì)零度是一回事，那么朗道爾原理與不可達(dá)性原理要如何融合在一起？

  能量、時(shí)間、復(fù)雜性  

熱力學(xué)是在19世紀(jì)為蒸汽機(jī)、冰箱或發(fā)光的煤塊等經(jīng)典物體制定的。那時(shí)，人們對(duì)量子理論還一無(wú)所知。為了解單個(gè)粒子的熱力學(xué)，在新研究中，物理學(xué)家對(duì)熱力學(xué)與量子物理是如何相互作用的展開了探討。

我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)提到，根據(jù)能斯特的“不可達(dá)性原理”，要將一個(gè)系統(tǒng)冷卻到絕對(duì)零度，需要使用無(wú)限的能量才可能做到。在新研究中，研究人員很快意識(shí)到，這并不是唯一的方法：用有限的能量、無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間，也有可能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)零度。

到目前為止，所有的考慮尚沒(méi)有超越經(jīng)典熱力學(xué)的范疇。但隨后，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)意料之外的重要細(xì)節(jié)。他們發(fā)現(xiàn)，量子系統(tǒng)能夠以一種允許在有限能量、有限時(shí)間內(nèi)達(dá)到絕對(duì)基態(tài)的方式被定義。但這些特殊的量子系統(tǒng)具有的一個(gè)重要特性是：它們的復(fù)雜性是無(wú)限的。所以，如果可以無(wú)限精確地控制量子系統(tǒng)中的無(wú)限多個(gè)細(xì)節(jié)，就可以用有限的能量、在有限的時(shí)間內(nèi)，將一個(gè)量子系統(tǒng)冷卻到絕對(duì)零度。

當(dāng)許多量子粒子相互作用時(shí)，可以形成復(fù)雜的系統(tǒng)。新研究發(fā)現(xiàn)，理論上，這種復(fù)雜性有可能使其達(dá)到絕對(duì)零度。（圖/IQOQI/?AW）

換句話說(shuō)，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)零度這一壯舉的“配方”需要三個(gè)“成分”：能量、時(shí)間、復(fù)雜性，只要能夠無(wú)限地?fù)碛衅渲兄?，就能達(dá)到絕對(duì)零度。

  非必須的完美  

當(dāng)然，在實(shí)踐中，無(wú)限的復(fù)雜性與無(wú)限的能量或時(shí)間是一樣的，它們同樣都不可能實(shí)現(xiàn)。它意味著，如果想要在量子計(jì)算機(jī)中完美地刪除量子信息，并在這個(gè)過(guò)程中將量子比特轉(zhuǎn)移到完美的、純粹的基態(tài)，那么理論上就需要一臺(tái)無(wú)限復(fù)雜的量子計(jì)算機(jī)，它可以完美地控制無(wú)限數(shù)量的粒子?，F(xiàn)實(shí)世界不存在這樣的完美機(jī)器。

不過(guò)，研究人員表示，這種完美并不是必要的。一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)足以很好地完成它的工作，這些新的結(jié)果在理論上并不會(huì)阻礙量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。但是，更好地理解量子理論和熱力學(xué)之間的聯(lián)系是非常重要的。因?yàn)樵诹孔蛹夹g(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，溫度正在起著越來(lái)越關(guān)鍵的作用——溫度越高，量子態(tài)就越容易受損，變得無(wú)法用于任何技術(shù)應(yīng)用。

研究人員指出，這一領(lǐng)域正在出現(xiàn)很多有趣的進(jìn)展，見證物理學(xué)中的這兩個(gè)重要部分是如何交織在一起的，將逐漸成為可能。