La probabilidad de ver sistemas cuánticos violando la segunda ley de la termodinámica ha sido calculada por científicos de UCL.
En dos documentos, publicados en la edición de esta semana de Revisión física X y financiado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas, el equipo determinó una versión más precisa de una ley básica de física, que dice que el trastorno tiende a aumentar con el tiempo a menos que actúe una fuerza externa y lo aplicó alos sistemas cuánticos más pequeños
"La gran mayoría de las veces, se obedece la segunda ley de la termodinámica. Dice que una taza de café caliente en una habitación fría se enfriará en lugar de calentarse, y es probable que una colección de monedas que todas las cabezas inicialmente produzcanuna mezcla de cabezas y colas cuando se les da una sacudida. De hecho, es gracias a la segunda ley de la termodinámica que reconocemos instantáneamente cuando vemos una película al revés ", explicó el estudiante de doctorado Álvaro M. Alhambra Física y Astronomía de la UCL.
El equipo dice que las situaciones que rompen la segunda ley de la termodinámica no se descartan en principio, pero son raras.
"Queríamos saber cuánto aumenta el desorden, y si el desorden a veces disminuye con cierta probabilidad. Estas preguntas se vuelven importantes para pequeños sistemas cuánticos donde las violaciones de la segunda ley pueden ocurrir con una probabilidad significativa", agregó el profesor coautorJonathan Oppenheim UCL Física y Astronomía.
El equipo, que también incluía al Dr. Christopher Perry anteriormente en la UCL y ahora investigador en la Universidad de Copenhague, reveló cómo funciona la segunda ley de la termodinámica cuando se aplica a las escalas más pequeñas del mundo microscópico y calcula la probabilidad máximade observar una violación.
Dr. Lluis Masanes UCL Física y Astronomía, dijo: "La probabilidad de que la ley sea violada es prácticamente cero para objetos grandes como tazas de té, pero para objetos cuánticos pequeños, puede jugar un papel importante. Queríamos determinarla probabilidad de que ocurran violaciones y quería probar una versión más precisa de la segunda ley de la termodinámica "
La segunda ley generalmente se expresa como una desigualdad, por ejemplo, la cantidad de energía que fluye de la copa al aire tiene que ser mayor que cero. Sin embargo, también se puede expresar como una igualdad, indicando con precisión cuánta energía fluye deel aire a la copa y con qué probabilidades. Esta versión de igualdad de la segunda ley puede probarse para el proceso más general permitido por las leyes de la mecánica cuántica.
Además, esta nueva formulación de la segunda ley contiene una gran cantidad de información, que limita drásticamente la probabilidad y el tamaño de las fluctuaciones del trabajo y el calor, y nos dice que las fluctuaciones particulares que rompen la segunda ley solo ocurren exponencialmente bajasprobabilidad.
Estos hallazgos son críticos para los dispositivos a nanoescala y el campo en rápido desarrollo de las tecnologías cuánticas.
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Materiales proporcionados por University College London . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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