Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Syaitan Maxwell sebagai peti sejuk berkuasa sendiri

Anonim

Para saintis mencipta peranti nano-skala yang boleh memudahkan reka bentuk komputer masa depan, contohnya.

iklan


Pada tahun 1867, ahli fizik Scotland, James Clerk Maxwell mencabar undang-undang termodinamik kedua mengikut mana entropi dalam sistem tertutup mesti sentiasa meningkat. Dalam percubaan pemikirannya, Maxwell mengambil bekas gas tertutup, membahagikannya menjadi dua bahagian dengan dinding dalaman dan menyediakan dinding dengan pintu perangkap kecil. Dengan membuka dan menutup pintu, makhluk - 'syaitan' - mengawalnya dapat memisahkan zarah panas yang sejuk dan cepat ke bahagian masing-masing, sehingga menghasilkan perbezaan suhu dengan melanggar undang-undang termodinamik.

Pada peringkat teoritis, percubaan pemikiran telah menjadi objek pertimbangan selama hampir 150 tahun, namun ujian percobaannya telah menjadi mustahil hingga beberapa tahun terakhir. Menggunakan nanoteknologi, saintis dari Aalto University kini telah berjaya membina sebuah syaitan Maxwell yang autonomi yang memungkinkan untuk menganalisis perubahan mikroskopik dalam termodinamik. Keputusan penyelidikan baru-baru ini diterbitkan dalam Surat Tinjauan Fizikal . Kerja ini adalah sebahagian daripada tesis PhD yang akan datang dari MSc Jonne Koski di Aalto University.

'Sistem yang kami bina adalah transistor tunggal elektron yang dibentuk oleh sebuah pulau kecil yang dihubungkan dengan dua tiang oleh persimpangan terowongan yang terbuat dari bahan superkonduktor. Iblis yang disambungkan ke sistem ini juga merupakan transistor tunggal-elektron yang memantau pergerakan elektron dalam sistem. Apabila sebuah terowong elektron ke pulau itu, perangkapnya menangkapnya dengan bayaran positif. Sebaliknya, apabila sebuah elektron meninggalkan pulau itu, setan itu mengecilkannya dengan pertuduhan negatif dan memaksanya untuk bergerak menanjak bertentangan dengan potensinya, yang menurunkan suhu sistem, 'jelas Profesor Jukka Pekola.

Apa yang membuat demam itu autonomi atau mandiri adalah bahawa ia melakukan operasi pengukuran dan maklum balas tanpa pertolongan luar. Perubahan dalam suhu menunjukkan petunjuk korelasi antara syaitan dan sistem, atau, dengan cara yang mudah, berapa banyak setan 'tahu' mengenai sistem. Menurut Pekola, penyelidikan itu tidak mungkin dilakukan tanpa syarat Laboratorium Suhu Rendah.

'Kami bekerja pada suhu yang sangat rendah, jadi sistem sangat terisolasi sehingga mungkin untuk mengubah perubahan suhu yang sangat kecil, ' katanya.

'Syaitan elektronik juga membolehkan sejumlah pengulangan operasi pengukuran dan maklum balas yang sangat besar dalam masa yang singkat, sedangkan mereka yang, di tempat lain di dunia, menggunakan molekul untuk membina setan mereka harus bertanding dengan tidak lebih dari beberapa ratus pengulangan '.

Kerja-kerja pasukan yang diketuai oleh Pekola tetap, pada masa ini, penyelidikan asas, tetapi pada masa akan datang, hasil yang diperolehi mungkin, antara lain, membuka jalan ke arah pengkomputeran boleh balik.

'Semasa kita bekerja dengan litar superconducting, kita juga mungkin membuat qubit komputer kuantum. Seterusnya, kami ingin meneliti fenomena yang sama pada tahap kuantum, 'Pekola mendedahkan.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Aalto University . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. J. V. Koski, A. Kutvonen, I. M. Khaymovich, T. Ala-Nissila, J. P. Pekola. On-Chip Maxwell's Demon sebagai Peti Sejuk Powered-Powered . Surat Pemeriksaan Fizikal, 2015; 115 (26) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.115.260602