Znanstveniki so naredili pomemben korak k preboju v merjenju časa, ki bi lahko premagal omejitve drugega zakona termodinamike. Nova študija, ki so jo izvedli raziskovalci iz Avstrije, Švedske in Malte, raziskuje, kako bi kvantni pojavi, kot je kvantni transport, lahko izboljšali natančnost ur brez sorazmernega povečanja entropije. Ta pristop obljublja eksponentno povečanje natančnosti, kar bi lahko revolucioniralo časovno metrologijo.
Vsaka ura, bodisi klasična ali kvantna, potrebuje dva ključna elementa: generator časovne osnove, kot je nihalo ali kvantna oscilacija, in števni mehanizem, ki beleži pretečene časovne enote. Po navedbah Marcusa Huberja, vodilnega avtorja študije z Dunajske tehnične univerze (TU Wien), ti generatorji časovne osnove ustvarjajo entropijo, saj so povezani z nepovratnimi procesi, ki sproščajo toploto.
Na primer, nihalo v dedkovi uri ali laserji, ki berejo stanje cezijevega atoma, proizvedejo majhne količine toplote, kar poveča entropijo v skladu z drugim zakonom termodinamike.
Nova tehnika, opisana v študiji, objavljeni junija 2025, uporablja kvantni transport, pri katerem se delci nahajajo v stanju, kjer so hkrati povsod, dokler niso izmerjeni. Yuri Minoguchi, soavtor študije, pojasnjuje, da imajo v tem sistemu dva procesa: hitrega, ki ne povzroča entropije (kvantni transport), in počasnejšega, ki ustvarja entropijo.
S tem pristopom se entropija povečuje bistveno počasneje kot natančnost, kar omogoča potencialno eksponentno izboljšanje merjenja časa.
Testiranje s superprevodnimi vezji
Zaenkrat je ta pristop še v teoretični fazi, a raziskovalci poudarjajo, da bi ga lahko preverili z uporabo sodobnih superprevodnih vezij. Superprevodna vezja, ki delujejo pri izjemno nizkih temperaturah, so že ključna za kvantne računalnike, saj omogočajo manipulacijo kvantnih bitov (qubitov).
Po navedbah ekipe bi lahko takšna vezja potrdila, ali je mogoče preseči termodinamične omejitve pri merjenju časa. Če se hipoteza izkaže za pravilno, bi to lahko pomenilo, da domnevne omejitve natančnosti ur niso tako nepremostljive, kot se je doslej mislilo.
Potencial za prihodnje tehnologije
Razvoj te tehnologije bi lahko imel daljnosežne posledice, ne le za časovno metrologijo, temveč tudi za kvantne tehnologije na splošno. Natančnejše ure bi lahko izboljšale navigacijske sisteme, komunikacijske tehnologije in celo raziskave kvantnih pojavov.
Študija, objavljena na portalu Popular Mechanics, poudarja, da je človeštvo v preteklosti že močno napredovalo pri merjenju časa – od vodnih ur do sodobnih atomskih ur, ki merijo nihanja cezijovega atoma. Novi kvantni pristop obljublja, da bo ta napredek še dodatno pospešil.
Poleg tega raziskave superprevodnih vezij, ki so osnova za testiranje te teorije, odpirajo vrata tudi drugim aplikacijam, kot so kvantni računalniki in senzorji.
Znanstveniki menijo, da bi lahko uspešno testiranje tega koncepta vodilo k novim odkritjem na področju kvantne termodinamike, kar bi dodatno poglobilo naše razumevanje fizikalnih zakonov, ki urejajo vesolje.
Miha D. Kovač
Foto: Pexels
