Исследователям из Китая удалось заставить тепло течь от холодного объекта к горячему, что, на первый взгляд, противоречит одному из фундаментальных законов физики. Этот эксперимент, проведенный в квантовой сфере, предполагает, что классическое понимание термодинамики может потребовать пересмотра для мира субатомных частиц.
Команда под руководством Давэя Лу из Южного университета науки и технологий в Китае работала с молекулой кротоновой кислоты. В своем эксперименте ученые использовали ядра четырех атомов углерода в этой молекуле в качестве кубитов — базовых элементов квантовых компьютеров, способных хранить информацию.
В обычных вычислениях состояние кубитов контролируется с помощью импульсов электромагнитного излучения. Однако в данном случае исследователи применили это управление для того, чтобы обратить вспять естественный поток тепла: они заставили тепловую энергию переходить от более холодного кубита к более нагретому.
В макромире это подобно тому, как если бы остывающая чашка кофе вдруг начала самопроизвольно нагреваться от окружающего воздуха, что полностью исключено вторым законом термодинамики. Закон гласит, что в замкнутой системе тепло всегда переходит от более нагретых тел к менее нагретым, и этот процесс необратим.
Успех эксперимента с молекулой кротоновой кислоты указывает на то, что в квантовой реальности, где действуют иные законы, привычные термодинамические принципы могут быть не столь незыблемы. Это открытие поднимает вопрос о необходимости создания обновленной, квантовой версии законов термодинамики, которая будет описывать поведение энергии в микромире.