科技日報北京12月2日電 （記者劉霞）巴西和英國科學(xué)家攜手首次證實，熱力學(xué)過程在量子系統(tǒng)中不可逆。最新研究結(jié)論對于理解量子系統(tǒng)中的熱力學(xué)、設(shè)計量子計算機以及更深入地洞悉其他量子信息技術(shù)都大有裨益。

　　對于物理系學(xué)家們來說，包括薛定諤方程在內(nèi)的微觀法則都是可逆的。從理論上說，正向和反向微觀過程毫無二致。但現(xiàn)在，巴西ABC聯(lián)邦大學(xué)的物理學(xué)家蒂亞戈·巴塔爾豪和同事發(fā)表在《物理評論快報》雜志上的最新研究表明，在量子尺度上，熱力學(xué)過程是不可逆的。

　　在量子系統(tǒng)中觀察到熱力學(xué)過程非常困難，迄今還無人做到。在最新實驗中，研究人員對液體三氯甲烷中的碳-13原子施加了一個振蕩的磁場，然后測量了熵的變化，證實了這一研究結(jié)論。

　　研究人員首先施加一個磁場脈沖使原子核的自旋不斷翻轉(zhuǎn)，接著逆向施加脈沖使自旋遭受逆向的熱動力。如果這一過程是可逆的，那么，自旋會回到最初的起點。但情況并非如此。從根本上來說，正向和逆向磁脈沖的施加速度非?？?，自旋的翻轉(zhuǎn)不可能始終保持一致，自旋因此失去了平衡狀態(tài)。對于自旋的測量表明，這個隔離系統(tǒng)的熵在增加，從而證明量子尺度上熱力學(xué)過程是不可逆的。

　　該研究的合作者、英國女王大學(xué)的莫羅·帕泰爾諾斯特羅說：“我們的過程證明了量子動力學(xué)的不可逆屬性，但我們的實驗并沒有指出，是什么在微觀尺度下導(dǎo)致了這種情況，是什么確定了時間之箭的發(fā)軔。解決這一問題將有助于闡釋這種情況發(fā)生的終極緣由?！?/p>

　　研究人員希望，他們對于熱力學(xué)在量子尺度上的最新發(fā)現(xiàn)未來能應(yīng)用到高性能量子技術(shù)上，并最終研制出遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計算機性能的量子計算機。

　　總編輯圈點

　　熱力學(xué)定律是經(jīng)典物理學(xué)的傳統(tǒng)和基礎(chǔ)性理論，但人們對它在更大的宏觀尺度或量子領(lǐng)域等微觀尺度能否適用，一直沒有明確答案?，F(xiàn)在，熱力學(xué)過程在量子尺度不可逆被首次證實，這讓我們對微觀和量子世界的了解更加深入，也產(chǎn)生了更多困惑。在知道“是什么”之后，必然還要解決“為什么”，要研究清楚到底是特定的條件導(dǎo)致了這一現(xiàn)象，還是能夠上升為一項定律。在這些問題沒有明確前，我們應(yīng)該抱著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，小心求證。