Według wspomnianego naukowca celem jego eksperymentu myślowego było wykazanie sensu kryjącego się w drugiej zasadzie termodynamiki. Jak rzeczoną postać opisywał sam autor?
Czytaj też: Nadchodzą jeszcze lepsze komputery kwantowe. To zasługa konkretnego rozwiązania
jeśli wyobrazimy sobie istotę potrafiącą podążać za każdą molekułą z osobna, to taka istota, mimo iż posiadałaby takie same atrybuty istnienia jak my, byłaby zdolna do czynów, które są dla nas niewykonalne. Jak dowiedliśmy, cząsteczki w naczyniu pełnym powietrza w stałej temperaturze poruszają się z najróżniejszymi prędkościami, jednakże średnia prędkość dowolnej dużej, losowo wybranej ich liczby jest zawsze niemal jednakowa. Wyobraźmy sobie, że naczynie to jest podzielone na dwie części A i B przegrodą, w której znajduje się mały otwór, a nasza istota, zdolna widzieć pojedyncze cząsteczki, otwiera i zamyka ten otwór, tak aby przepuszczać tylko szybsze cząsteczki z A do B i tylko wolniejsze z B do A. Będzie ona zatem bez wydatkowania pracy zwiększała temperaturę B i zmniejszała A, w sprzeczności z drugim prawem termodynamiki wyjaśniał Maxwell
150 lat później naukowcy z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii opracowali sposób na resetowanie komputera kwantowego, co jest kluczowe w kontekście wykonywania obliczeń kwantowych. Metoda ta jest zaskakująco prosta i wykorzystuje właśnie koncepcję demona Maxwella.
Demon Maxwella to koncepcja stworzona przez XIX-wiecznego naukowca
Jak wyjaśniają autorzy publikacji zamieszczonej na łamach Physical Review X, komputery kwantowe przydatne wyłącznie wtedy, gdy będą dostarczały wyników obliczeń z bardzo niskim prawdopodobieństwem błędów. Jeśli kalkulacje rozpoczną się od złego kodu, to i rezultat będzie błędny. Dzięki cyfrowemu demonowi Maxwella udało się natomiast zanotować 20-krotną poprawę tego, jak dokładnie rozpoczęte mogą być obliczenia.
Normalnym sposobem przygotowania stanu kwantowego elektronu jest przejście do ekstremalnie niskich temperatur, bliskich zeru absolutnemu, i nadzieja, że elektrony zejdą do niskoenergetycznego stanu ‘0’. Niestety, nawet używając najpotężniejszych lodówek, wciąż mieliśmy 20 procent szans na omyłkowe przygotowanie elektronu w stanie ‘1’. To było nie do przyjęcia, musieliśmy zrobić coś lepszego. opisuje główny autor, Mark Johnson
Czytaj też: Algorytm SPIKE miał szyfrować najtajniejsze dokumenty USA i stawić czoła komputerom kwantowym. Nie wyszło
Do akcji wkroczył więc przyrząd pomiarowy zdolny do obserwowania stanu elektronu. Członkowie zespołu Johnsona postanowili również użyć procesora decyzyjnego wewnątrz tego instrumentu, aby zdecydować, czy zachować ten elektron i użyć go do dalszych obliczeń. Ostatecznie prawdopodobieństwo wystąpienia błędów spadło z 20 procent do 1 procenta.
