Физики Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США объявили, что открыли возможность обойти второй закон термодинамики, утверждающий, что энтропия постоянно возрастает. Их работу опубликовали в журнале Scientific Reports.

Второй закон опирается на Н-теорему, которая гласит, что если открыть дверь между двумя комнатами, в одной из которых жарко, а в другой — холодно, температура непременно станет равномерно теплой. В жаркой комнате никогда не станет еще жарче. Однако полностью понять фундаментальные физические основы Н-теоремы ученые не могли.

Недавние исследования в области квантовой информации предлагают математическую конструкцию, в которой энтропия возрастает.

«Мы сформулировали то, как эти прекрасные абстрактные математические теории могут быть связаны с нашей суровой реальностью, — говорит Валерий Винокур, один из авторов статьи.

«Это позволило нам сформулировать квантовую Н-теорему в ее связи с вещами, которые можно наблюдать физически, — говорит Иван Садовский, другой автор статьи. — Она устанавливает связь между хорошо описанными процессами квантовой физики и теоретическими квантовыми каналами, образующими теорию квантовой информации».

В статье указывается на определенные состояния, при которых Н-теорема может быть нарушена и энтропия в короткие сроки может понижаться. Она связана с понятием «демона Максвелла».

В 1867 году физик Джеймс Максвелл описал гипотетический способ нарушения Второго закона: если на двери между жаркой и холодной комнатой сядет некое существо, которое будет пропускать частицы, движущиеся с определенной скоростью. Такое существо было названо «демоном Максвелла».

«Хотя нарушение происходит только в малом масштабе, его последствия заходят далеко, — говорит Винокур. — Оно дает нам платформу для практической реализации квантового демона Максвелла, который позволит создать локальный квантовый вечный двигатель».

К примеру, этот принцип можно применить к «холодильнику», который охлаждается удаленно — то есть энергия, благодаря которой происходит охлаждение, будет браться из другого места, пишет Phys.org.

Другой, менее фундаментальный закон — закон Мура, решили обойти инженеры Университета штата Северная Каролина, создав интегральные микросхемы с хаотичной структурой. С их помощью можно будет выполнять больше задач, используя меньшее количество схем и транзисторов.