Vědci ze tří instituci (Moscow Institute of Physics and Technology, ETH Zurich a Argonne National Laboratory) publikovali studii, která by mohla mít vztah mj. i k fungování kvantových počítačů.
Maxwellův démon je myšlenkový experiment, který demonstruje platnost druhého zákona termodynamiky – chceme-li oddělit od sebe pomalé a rychlé částice (a snížit tak entropii/zvýšit neuspořádanost systému), potřebujeme k tomu energii. Nově navržený kvantový Maxwellův démon dokáže zvýšit uspořádanost (snížit entropii) na úrovni qubitu. S druhým zákonem zde problém není, na makroskopické úrovni entropie větší části systému i nadále poroste – k inicializaci démona je opět třeba nějaká energie.
Qubit je v popsané studii implementován v podobě tenkých vrstev hliníku na křemíkovém čipu. Při teplotě těsně nad absolutní nulou může mít tento systém (ač obsahující mnoho atomů) pouhé dvě hodnoty energie, základní a excitovaný stav. Navíc se qubit může přitom nacházet v superpozici obou stavů (podstata kvantového počítání). Rozlišují se zde dva stavy qubitu: klasický (kdy je v 1 z klasických stavů, i když nemusíme vědět, ve kterém, respektive můžeme znát i jejich pravděpodobnosti) a superpozice. Ta trvá vždy jen zlomek sekundy.
Kvantový Maxwellův démon znamená další qubit, který je propojen s původním qubitem pomocí kabelu přenášejícího mikrovlnné či jiné signály. Oba qubity si pak mezi sebou začnou vyměňovat fotony. Přitom lze přepínat původní qubit a měnit hodnotu jeho entropie, aniž by přitom docházelo k výměně energie. V energeticky izolovaném systému tak odvádíme z qubitu entropii. To by mohlo mít smysl v kvantových počítačích – qubit by tímto způsobem šlo přepínat i vzdáleně, pouze pomocí elektromagnetického pole.
Navíc na podobném principu může údajně probíhat i cílené chlazení, zaměřené cca na jediný bod a tedy mnohem efektivnější než chlazení celkového objemu. Prý by mohlo fungovat třeba to, že při provádění konkrétního kódu by se pak chlazení automaticky zaměřovalo na aktuálně nejteplejší qubit.
Zdroj: Phys.org, Euerelart.org, ScienceDaily.com
