Quantensysteme erwärmen sich schneller als sie abkühlen

Forscher der Universität Granada (UGR) in Spanien haben entdeckt, dass sich Quantensysteme schneller erwärmen als sie abkühlen. Diese Asymmetrie in thermischen Entspannungsprozessen stellt das herkömmliche Verständnis in Frage.

Die in 'Physical Review Research' veröffentlichte Studie zeigt dieses Phänomen anhand verschiedener grundlegender Modelle. Zu diesen Modellen gehören ein Zwei-Niveau-System, ein quantenharmonischer Oszillator und ein quantenmechanisches Brown'sches Teilchen.

Diese Erkenntnis hat direkte Auswirkungen auf die Entwicklung von Quantenalgorithmen, Wärmekraftmaschinen und Energiekontrollgeräten auf mikroskopischer Ebene. Sie könnte zur Optimierung der Energieeffizienz in Quantenwärmekraftmaschinen führen.

Potenzielle Anwendungen

Die Entdeckung ist entscheidend für das Quantencomputing. Sie unterstreicht die Notwendigkeit, Protokolle anzupassen, um den Unterschied zwischen den Erwärmungs- und Abkühlraten von Qubits auszugleichen.

Dieses Verständnis ist für die Weiterentwicklung von Quantentechnologien unerlässlich. Es bietet Einblicke, wie Quantensysteme mit ihrer Umgebung interagieren.

Weitere Forschungen in der Quantenthermodynamik könnten unendliche Anwendungen erschließen. Sie werden helfen, Nichtgleichgewichtsphänomene zu verstehen.