Ученые внедряют старые концепции термодинамики и передовую квантовую механику в инновационную область, которую они называют "квантовым стимпанком". Суть исследования заключается в том, что объединение научных достижений XIX века с квантовыми технологиями позволяет решать сложные задачи, требующие универсальности и навыков в обеих областях.
Физик-теоретик Николь Юнгер Халперн объясняет в статье для Scientific American, что ключевым понятием, общим для термодинамики и квантовой механики, является энтропия. Она подчеркивает, что энтропия количественно измеряет нашу неопределенность, и второй закон термодинамики утверждает, что энтропия изолированной системы не уменьшается, что лежит в основе течения времени в одном направлении.
Новые технологии, такие как квантовые компьютеры и квантовая информационная безопасность, применяют физику аналогично традиционным методам программирования. Энтропия вновь стала ключевым понятием для измерения неизвестных значений в этих квантовых системах.
Юнгер Халперн отмечает, что существует разнообразие видов энтропии в математических функциях, описывающих различные ситуации. Квантовые системы до наноуровня могут оставаться замкнутыми в определении энтропии.
Квантовые компьютеры, используя прямое движение электронов, генерируют тепло, что может стать проблемой. Идея отказоустойчивых квантовых вычислений может предложить способы управления тепловыми процессами, например, направлять тепло в тепловые двигатели, производящие энергию.
В заключение, Юнгер Халперн предвидит, что квантовая энтропия станет следующим важным этапом в научных исследованиях, количественно определяя эффективность задач обработки информации и термодинамические процессы.
