Физики
из Финляндии, России и США впервые в
лабораторных условиях с помощью
нанотехнологий создали автономный
искусственный демон Максвелла.
Физики
впервые посредством нанотехнологий
создали демона Максвелла в лабораторных
условиях. Установка поможет изучать
микроскопические явления в термодинамике
и может найти применение в кубитах для
квантовых компьютеров, передает
«Лента.ру» со ссылкой на университет
Аалто (Финляндия).
Мысленный
эксперимент с демоном предложил в 1867
году шотландский физик Джеймс Клерк
Максвелл. Ученый таким образом хотел
обратить внимание на кажущийся парадокс
второго постулата термодинамики,
согласно которому энтропия замкнутой
системы не уменьшается.
В
своем мысленном эксперименте Максвелл
взял закрытый баллон с газом и разделил
его на две части внутренней стенкой с
небольшим люком. Открывая и закрывая
его, демон Максвелла разделяет быстрые
(горячие) и медленные (холодные) частицы. Это
приводит к тому, что в баллоне с газом
создается разность температур, а тепло
передается от более холодного газа к
более горячему, что нарушает второй
закон термодинамики. Парадокс был
разрешен физиком Лео Силардом в 1929 году.
Созданная
учеными система основана на одноэлектронном
транзисторе, который образует небольшой
медный остров, подключенный к двум
свехпроводящим алюминиевым выводам.
Демон Максвелла контролирует движение
электронов через транзистор. Когда
частица находится на острове, демон
притягивает ее положительным зарядом.
Если электрон покидает остров, демон
отталкивает его при помощи отрицательного
заряда, что приводит к понижению
температуры системы.
Все
манипуляции демон выполняет в автономном
режиме, а изменения температуры указывают
на корреляцию между ним и системой, так
что все выглядит так, как будто демон
Максвелла знает о состоянии системы и
способен ею управлять. Он позволяет
проводить большое количество операций
измерения за небольшой промежуток
времени. Кроме того, низкие температуры
дают возможность регистрировать
чрезвычайно малые изменения температуры.
