Izjemno, a ne povsem hladen zbritoff

Fizika z Univerzitetnega kolidža v Londonu sta teoretično dokazala, da temperature absolutne ničle ni mogoče doseči. Za kaj takega bi potrebovali neskončen toplotni rezervoar ali pa bi morali vložiti neskončno količino dela. To tudi pomeni, da bi za popolno ohladitev potrebovali neskončno dolgo časa.

Tretji zakon termodinamike v eni izmed svojih različic pravi, da ničesar ne moremo ohladiti na absolutno ničlo. Gre za temperaturo 0 Kelvinov, kar je enako -273,15 stopinje Celzija. Zakon je sicer star že več kot sto let in so ga že dokazali za posebne primere hlajenja. V primerjavi s prvima dvema zakonoma termodinamike pa je bil slabše utemeljen na osnovnih fizikalnih principih.

Avtorja članka, objavljenega v reviji Nature Communications, sta se vprašanja ohlajanja lotila s kvantnoinformacijske perspektive. Ohlajanje sta si predstavila kot zaporedje majhnih korakov, primerljivih z operacijami v kvantnem računalniku. Ker je temperatura neposredno povezana z entropijo, mero informacije, je hlajenje proces, soroden brisanju kvantne informacije. Avtorja sta izpeljala, da bi za ohladitev na absolutno ničlo potrebovali neskončno velik toplotni rezervoar. To pomeni, da bi morali hladilnik postaviti v neskončno veliko sobo, v katero bi lahko oddajal topel zrak, medtem ko bi hladil svojo notranjost. Če take sobe nimamo, pa bi hlajenje zahtevalo neskončno veliko elektrike oziroma dela.

Razmišljanje v okviru kvantnoračunalniških operacij pa nas seveda pripelje tudi do ugotavljanja časa takega hlajenja. Vsaka računalniška operacija terja nekaj časa, hkrati pa z vsako lahko opravimo le končno količino dela. Tako se je izkazalo, da je najmanjša temperatura, ki jo lahko dosežemo, obratno sorazmerna s sedmo potenco časa. To pomeni, da bi zelo zmogljiv hladilnik lahko hladil razmeroma hitro, a tudi če bi ga pustili prižganega še tako dolgo časa, bi se temperatura v njegovi notranjosti ničli le približevala in približevala.

Zbritoff je napisal ne več tako hudo premraženi Junoš.