你可能听说过量子纠缠,这种奇妙的现象让两个粒子无论相隔多远都能瞬间相互影响。然而,这种“量子魔法”并不是牢不可破的。最近,科学家们发现了一个真正的“杀手”:热量。你想知道热量如何一步步摧毁这种量子联系吗?
前段时间,不是被爆韩国棒子那个常温超导是造假的吗,所以你们大概也知道为什么要说常温超导,因为在液氮环境下,实现超导已经是一种常识了,开个玩笑,跑题了。
还是回到本文,看看计算机科学家如何发现热量是量子纠缠的天敌的。为什么量子计算机只能在低温环境中运行。
图为是“劈材”,Google 掌门人手摸量子计算机
热量与量子纠缠的对立关系
在量子世界里,纠缠是一种非常脆弱的状态。根据最新的研究,当系统的温度升高时,量子纠缠的稳定性会急剧下降。可以想象纠缠就像一根紧绷的琴弦,而热量就像逐渐施加在这根弦上的力道,最终会让它断裂。这种热量引起的噪声,会逐渐打乱粒子之间的同步,使得纠缠消失。
热力学的无情法则,熵增定律
热力学第二定律告诉我们,热量总是从高温物体传递到低温物体,并增加系统的总混乱度。量子系统也不例外。随着系统的温度升高,系统的熵(混乱度)增加,量子纠缠这样的精细结构也难以维持。研究表明,在高温环境下, 即便是最完美的纠缠态也无法逃脱最终的崩塌。
所以,那么减肥失败的小伙伴们,反思下,你们是否没有控制好你身体这个系统的热量的摄入,热量一直是你维持良好身材的天敌啊!话说,欲望也是一种熵增的表现,还记得那句“姜氏何厌之有吗?”人的欲望不能太多呀,不然你这个系统将会极其不稳定啊。
实验证明:热的破坏力
计算机科学家们通过模拟和实验,已经证实了热量对量子纠缠的破坏效应。通过控制系统的温度,他们可以精确观察到纠缠的逐渐消失过程。这种现象在未来量子计算机的设计中具有重要意义,因为量子计算机要想正常工作,必须在极低温环境下运行,否则它们的纠缠态将无法维持。
图为量子计算机,IBM50 量子比特
一些思考
在量子通信、量子计算等领域的应用中,保持低温或将成为关键,这是不是意味着,未来很多厉害的技术都只能在低温环境中运行呢?而对于普通人来说,理解这些原理可以让我们更好地欣赏量子世界的脆弱和奇妙。就像温暖的阳光能融化冰雪,热量同样能“融化”量子纠缠,这提醒我们,未来科技的实现离不开精细的温度控制。
似乎,任何一个系统也离不开温度的控制,人的体温达到 42℃,这个人的生命将会受到威胁,手机持续发烫,耗电量将积聚上升,那么未来是否会设计一个精准的控温器来控制环境温度呢?
热量,看似平常,但在量子世界里却具有无比强大的摧毁力。今天,我们了解了热量如何瓦解量子纠缠,也看到了未来量子科技面临的挑战。或许有一天,我们能彻底掌控这种微观世界的奇迹,跨越热量的阻碍,进入一个全新的科技时代。