Zero absolutne pozostaje nieosiągalne dla ludzi. Wiemy, jak osiągnąć najniższą temperaturę we wszechświecie

Taką przynajmniej możemy mieć nadzieję, jeśli weźmiemy pod uwagę wyniki badań przeprowadzonych przez naukowców stojących za publikacją, która trafiła na łamy PRX Quantum
Zero absolutne pozostaje nieosiągalne dla ludzi. Wiemy, jak osiągnąć najniższą temperaturę we wszechświecie

Zero absolutne oznacza temperaturę, w której nikt z nas nie chciałby się znaleźć, choć z punktu widzenia nauki to niezwykle pożądana wartość. Niestety, ograniczenia ziemskich technologii (a być może nawet sięgające głębiej, bo dotyczące praw fizyki) sprawiają, iż ciężko jest obniżyć temperaturę do -273,15 stopni Celsjusza. 

Czytaj też: Kwantowe sztuczki sprawiły, że mikroskopia weszła na jeszcze wyższy poziom

Dzięki ostatnim dokonaniom badaczy pojawiła się jednak szansa na poprawę sytuacji. Zacznijmy od tego, że cząstka znajdująca się w nie osiągalnym jeszcze stanie zera bezwzględnego będzie charakteryzowała się niepewnym położeniem. Co więcej, szczegóły kwantowe na temat wcześniejszego położenia takiej cząsteczki zostaną usunięte, a wraz z nimi znikną informacje. W tym miejscu kłania się zasada Landauera, w myśl której wymazanie informacji pociąga wzrost entropii otoczenia, prowadząc w konsekwencji do dyssypacji energii. Wydawałoby się więc, że w jakiś sposób naukowcy na Ziemi powinni być w stanie osiągnąć zero absolutne. Tylko jak tego dokonać?

Obok zasady Landauera istotną rolę w tym temacie odgrywa trzecie prawo termodynamiki, choć pierwotnie było ono przeznaczone dla klasycznych układów i obiektów. To z kolei oznacza, że owe prawo nie uwzględnia układów kwantowych. Wspomniana zasada jest z nim po części zgodna, ponieważ naukowcy wiedzą, że potrzeba nieskończonej ilości energii, aby schłodzić wybrany układ bądź obiekt do wartości odpowiadających zeru absolutnemu. 

Zero absolutne jest równe -273,15 stopni Celsjusza, jednak naukowcy nie są w stanie osiągnąć takiej temperatury na Ziemi

Być może da się jednak zastosować nieco inne podejście. Zdaniem badaczy z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu kluczem do osiągnięcia celu mogłyby okazać się obliczenia kwantowe. Zamiast nieskończonej ilości energii moglibyśmy poświęcić… nieskończoną ilość czasu. Ewentualnie można wykorzystać też nieskończoną złożoność. 

Według Marcusa Hubera, który wziął udział w przytoczonych badaniach, do bardzo dokładnego wymazania informacji kwantowej w komputerze kwantowym w teorii potrzebny będzie nieskończenie złożony komputer kwantowy. Takie urządzenie byłoby zdolne do kontrolowania nieskończonej liczby cząstek. Jak widać, słowa takie jak złożony i nieskończony pojawiają się w kontekście przeprowadzonych analiz nad wyraz często. 

Czytaj też: Elektron jest idealnie sferyczny. Fizycy szukają skazy

Do jakiej konkluzji można dojść na podstawie ustaleń autorów publikacji? Mając nieskończoną kontrolę nad nieskończenie złożonym systemem, będziemy w stanie schłodzić wybrany obiekt do wartości rzędu -273,15 stopni Celsjusza. A wszystko to ze skończoną energią w skończonym czasie. Problem polega na tym, iż komputery kwantowe są trudno dostępne, a co dopiero powiedzieć o ich nieskończoności? Jak na razie musimy więc wstrzymać się z ogłaszaniem sukcesu w zakresie dążeń do osiągnięcia zera absolutnego.