การทดสอบหน่วยความจำสนับสนุนกฎข้อที่สองของ เซ็กซี่บาคาร่า อุณหพลศาสตร์นักฟิสิกส์ได้สำรวจความทรงจำของอสูรของแมกซ์เวลล์ สัตว์ร้ายจอมหลอกลวง นักวิทยาศาสตร์ได้ยืนยันบทบาทของข้อมูลในการรักษากฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์จากการโจมตีของสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ที่มีพลังมหาศาลในการสร้างหายนะด้วยการดูข้อมูลที่เก็บไว้โดยรุ่นทดลองของสิ่งมีชีวิต
ในงานรายงานออนไลน์วันที่ 3 กรกฎาคมในProceedings of the National Academy of Sciencesทีมนักวิจัยได้สร้างอสูรของ Maxwell รุ่นควอนตัมในห้องทดลองและวัดทั้งข้อมูลที่เก็บไว้ในหน่วยความจำและพลังงานที่ดึงออกมาจากระบบ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นโดยตรงว่าข้อมูลมีบทบาทสำคัญในความพยายามของปีศาจในการกลั่นพลังงาน
ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2410
เมื่อเจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ นักฟิสิกส์เสนออสูร นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าสิ่งมีชีวิตดังกล่าวจะละเมิดกฎข้อที่สองหรือไม่ ซึ่งเป็นหลักการอันศักดิ์สิทธิ์ของฟิสิกส์ มันประกาศว่าเอนโทรปีหรือความผิดปกติของระบบปิดไม่สามารถลดลงเมื่อเวลาผ่านไป
แมกซ์เวลล์แนะนำว่าสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่ชั่วร้ายสามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ โมเลกุลเพื่อลดเอนโทรปีได้ ตัวอย่างเช่นโดยการวางโมเลกุลที่เคลื่อนที่เร็วทั้งหมดไว้ที่ด้านหนึ่งของกล่องที่มีก๊าซและโมเลกุลที่ช้ากว่าอยู่อีกด้านหนึ่ง การกำหนดค่าใหม่ที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ดังกล่าวจะฝ่าฝืนกฎข้อที่สอง ปล่อยให้ปีศาจดูดพลังงานอย่างผิดกฎหมาย
หนึ่งศตวรรษต่อมา พบวิธีแก้ปัญหาภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้: ปีศาจต้องบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับโมเลกุลเพื่อจัดการกับพวกมัน และข้อมูลนั้นมีความเกี่ยวข้องทางกายภาพ การจัดเก็บข้อมูลนั้นไว้ใน “สมอง” จะเพิ่มเอนโทรปีของปีศาจ การชดเชยเอนโทรปีทำให้ปีศาจลดลง เมื่อปีศาจดึงพลังงาน มันจะต้องลบเนื้อหาในความทรงจำของมันเพื่อเก็บข้อมูลใหม่และจัดการกับโมเลกุลอื่นๆ การลบนั้น นักฟิสิกส์ Rolf Landauer กำหนดไว้ในปี 1961 ใช้พลังงานและปล่อยเอนโทรปี ส่งผลให้การเก็บเกี่ยวพลังงานของปีศาจไร้ผล
เพื่อแสดงให้เห็นว่าปีศาจจำคุณสมบัติของระบบได้อย่างแท้จริง นักวิจัยได้ตรวจสอบสถานะควอนตัมของความทรงจำของปีศาจ
นักฟิสิกส์ Juan Parrondo จาก Complutense University of Madrid กล่าวว่า “สถานะของหน่วยความจำมีความสำคัญมาก เนื่องจากเป็นสิ่งที่ยืนยันว่ากฎข้อที่สองยังคงมีอยู่ “นี่เป็นการทดลองครั้งแรกที่ตอบคำถามนี้ได้อย่างแท้จริง” Parrondo ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว
ในการทดลองที่ดำเนินการโดยนักฟิสิกส์ Benjamin Huard และเพื่อนร่วมงาน ปีศาจดึงพลังงานออกจากระบบ ซึ่งเป็นวงจรเล็กๆ ที่ทำจากโลหะที่มีตัวนำยิ่งยวด ซึ่งสามารถนำไฟฟ้าได้โดยไม่มีความต้านทาน แสงที่ปรับเป็นความถี่เฉพาะทำให้ระบบกระโดดจากสถานะพลังงานต่ำไปเป็นพลังงานสูง หรือในทางกลับกัน ดูดซับหรือปล่อยโฟตอนหรืออนุภาคของแสงในกระบวนการ อสูรซึ่งเป็นโพรงตัวนำยิ่งยวดภายในไมโครเวฟจะกระเด้งกลับไปกลับมา ควบคุมระบบเพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานจะถูกระบายออกจากระบบ แต่ไม่ถูกดูดซับ ทำให้ปีศาจสามารถจับพลังงานที่ปล่อยออกมาได้
หากระบบอยู่ในสถานะพลังงานสูง
ปีศาจจะยอมให้ระบบลดระดับพลังงานลง ในกระบวนการคายโฟตอน ซึ่งปีศาจสามารถเก็บเกี่ยวเพื่อเป็นพลังงานได้ แต่ถ้าระบบอยู่ในสถานะพลังงานต่ำ ปีศาจจะป้องกันไม่ให้ดูดซับโฟตอน ผลลัพธ์สุทธิ: พลังงานถูกดูดออกจากวงจร แต่ Huard จาก École Normale Supérieure de Lyon ในฝรั่งเศสกล่าว “ข้อมูลที่ปีศาจเรียนรู้เกี่ยวกับระบบนี้ถูกเข้ารหัสไว้ในหน่วยความจำของมันแล้ว”
นักวิจัยตรวจสอบหน่วยความจำนี้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า quantum tomography ซึ่งหมายความว่าพวกเขาทำการทดลองซ้ำหลายครั้งและจัดทำรายการสถานะของหน่วยความจำ ผลการวิจัยพบว่า ตามที่คาดไว้ ปีศาจได้เก็บข้อมูลเกี่ยวกับสถานะพลังงานที่ระบบมีอยู่
นอกจากการอ่านใจของปีศาจแล้ว นักวิจัยยังวัดงานที่ดึงออกมาจากระบบโดยตรงมากกว่าการทดลองครั้งก่อน “นี่เป็นหนึ่งในคุณสมบัติใหม่ของการนำไปใช้นี้” Roberto Serra จาก Federal University of ABC ในซานโตอันเดร เซาเปาโล ประเทศบราซิลกล่าว “งานนี้เป็นการทดลองที่ดีมาก”
ในโครงการของ Huard ตรงกันข้ามกับการทดลองก่อนหน้านี้ ทั้งปีศาจและระบบทำงานในระดับควอนตัม ในขณะที่กฎของอุณหพลศาสตร์เดิมเข้าใจได้เฉพาะกับระบบขนาดใหญ่เช่นเครื่องยนต์ไอน้ำเท่านั้น แต่ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์หวังว่าการทำความเข้าใจว่ากฎที่แปลเป็นเครื่องชั่งขนาดเล็กในวันหนึ่งจะนำไปสู่การออกแบบสำหรับเครื่องจักรควอนตัมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้อย่างไร ( SN: 3/19/16, p. 18 ).
อาร์กิวเมนต์ที่คล้ายกันนำไปใช้กับความลึกลับควอนตัมอื่นๆ การสังเกตสถานะควอนตัมที่ “บริสุทธิ์” ซึ่งมีความเป็นไปได้มากมาย เปลี่ยนหนึ่งในความเป็นไปได้เหล่านั้นให้กลายเป็นสิ่งที่เป็นไปได้จริง และเหตุการณ์จริงใหม่จะจำกัดรายการของความเป็นไปได้ในอนาคต โดยไม่จำเป็นต้องมีเหตุผลทางกายภาพใดๆ Kastner และเพื่อนร่วมงานเขียน ว่า “เราเพียงแต่อนุญาตให้เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นจริงสามารถส่งผลในทันทีและเชิงเหตุเป็นผลต่อสิ่งที่เป็นไปได้ในครั้งต่อไป … ซึ่งในทางกลับกันก็มีอิทธิพลต่อสิ่งที่จะเกิดขึ้นจริงในภายหน้า และอื่นๆ” Kastner และเพื่อนร่วมงานเขียน เซ็กซี่บาคาร่า / ร้านอาหาร
