Ученые нашли способ разделять работу и тепло в квантовых системах
Когда лазерный свет проходит через резонатор с атомами, часть может совершать полезную работу (например, заряжать квантовую батарею, сверху), а другая часть превращается в «тепло» (снизу). Автор: Энрике Сахагун, Scixel/Университет Базеля, факультет физики
Исследователи из Университета Базеля разработали новый подход к применению термодинамики к микроскопическим квантовым системам.
Законы термодинамики — общая энергия в замкнутой системе сохраняется, а энтропия никогда не уменьшается — универсальны. Однако при попытке применить их к квантовым системам возникают сложности с разделением понятий работы и тепла.
«Проблема в том, что в таких системах всё микроскопично. Различие между работой как полезной макроскопической энергией и теплом как неупорядоченным микроскопическим движением перестаёт быть очевидным», — поясняет аспирант Аарон Дэниел.
Учёные исследовали лазерный свет в резонаторе с атомами. Лазерный свет обладает когерентностью — все его электромагнитные волны колеблются синхронно. При прохождении через резонатор с атомами эта когерентность может нарушаться, и свет становится частично или полностью некогерентным.
Исследователи предложили определять «работу» как способность когерентного света совершать полезное действие, например, заряжать квантовую батарею. Некогерентная часть света рассматривается как «тепло». При таком подходе оба закона термодинамики выполняются.
Новый формазм может быть использован для решения задач в квантовых технологиях, таких как квантовые сети, и для лучшего понимания перехода от классического к квантовому поведению макроскопических систем.
Дополнительная информация: Макс Шраувен и др., Thermodynamic Framework for Coherently Driven Systems, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/zdbv-rksc
0 комментариев