W przełomowym osiągnięciu, naukowcy ujawnili kwantowy odpowiednik drugiej zasady termodynamiki, otwierając nowe możliwości w kwantowej nauce o informacji. To odkrycie, ogłoszone w lipcu 2025 roku, wprowadza koncepcję "baterii splątania", kwantowego systemu umożliwiającego idealnie odwracalne transformacje stanów kwantowych.
Druga zasada termodynamiki zazwyczaj opisuje tendencję systemów do chaosu. Jednak zastosowanie tej zasady w świecie kwantowym stanowiło poważne wyzwanie. Innowacyjne podejście zespołu obejmuje baterię splątania, która przechowuje i ułatwia wymianę splątania podczas transformacji stanów.
Poprzez wstrzykiwanie lub wydobywanie splątania z baterii, naukowcy zademonstrowali, że każda transformacja splątania stanu mieszanego może być uczyniona idealnie odwracalną. Ten przełom rozwiązuje długotrwały problem nieodwracalności w manipulacji splątaniem kwantowym, szczególnie w warunkach lokalnych operacji i komunikacji klasycznej (LOCC).
Implikacje tych badań wykraczają poza fizykę teoretyczną, oferując drogę do zrozumienia i kontrolowania złożonych sieci kwantowych. Zasady baterii splątania można uogólnić na "baterie zasobów", zachowując inne zasoby kwantowe, takie jak koherencja lub energia swobodna. To może zrewolucjonizować przyszłe technologie kwantowe, prowadząc do wysoce wydajnych systemów. Polska, znana z wkładu w matematykę i fizykę, może odegrać kluczową rolę w rozwoju tych technologii.
"Możemy mieć baterię, która ma zachowywać koherencję lub energię swobodną, a następnie możemy sformułować odwracalne ramy w tym ustawieniu", wyjaśnia Alexander Streltsov, główny autor. Te nowe ramy oferują ujednolicony dowód oparty na ustalonych zasadach fizycznych, obiecując przekształcić nasze zrozumienie i manipulację światem kwantowym.