Спустя 200 лет после открытия второго закона термодинамики учёные обнаружили его аналог для квантовой запутанности. Исследование, опубликованное в Physical Review Letters (2025), доказало, что запутанностью можно управлять обратимо — подобно энергии в термодинамике.
Запутанность — ключевое свойство квантовых систем: изменение состояния одной частицы мгновенно влияет на её «партнёра», даже на расстоянии. Когда-то считавшаяся парадоксом, сегодня она лежит в основе квантовых технологий — от телепортации до сверхзащищённой криптографии.
Учёные провели параллели между термодинамической энтропией и «энтропией запутанности», но обратимость процессов оставалась загадкой. Решение нашли, введя концепцию «батареи запутанности» — дополнительной системы, сохраняющей ресурс. При её использовании любые преобразования запутанности становятся обратимыми, подобно работе идеального теплового двигателя.
Это открытие не только подтверждает фундаментальные законы квантового мира, но и открывает путь к созданию эффективных квантовых сетей и технологий. Метод также применим к другим квантовым ресурсам, таким как когерентность, предлагая универсальный подход к обратимым процессам.
«Наша работа объединяет принципы термодинамики и квантовой информации, — отмечает соавтор Александр Стрельцов. — Это шаг к управлению сложными квантовыми системами будущего».
Иллюстрация батареи запутанных состояний. Батарея позволяет обратимо преобразовывать любые два запутанных состояния. Источник: Американское физическое общество.
Дополнительная информация: Ray Ganardi et al, Second Law of Entanglement Manipulation with an Entanglement Battery, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/kl56-p2vb.
Источник: https://phys.org/news/2025-07-quantum-equivalent-thermodynamics-law-entanglement.html On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2405.10599