时间可以倒流吗?研究称在微观世界时间没有固定方向(3)

2026-03-23 10:15  头条

量子版"麦克斯韦妖",从观测中榨出能量

这项研究唤起了物理学史上一个著名的思想实验,麦克斯韦妖。

19世纪,英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦假想了一个小"妖怪",它坐在一个隔间里,只允许速度快的粒子往一侧运动,速度慢的粒子往另一侧运动,从而让一侧越来越热、一侧越来越冷,熵自发减少,热力学第二定律看似被违反。后来的物理学研究证明,当把妖怪自身储存和处理信息的热力学代价一并计算在内,第二定律其实并没有被打破。

洛斯阿拉莫斯团队建造的,是这个思想实验的量子版本。他们的量子"妖"利用对量子系统状态的实时知晓,以及对每次测量结果的精确掌握,驱动了一个熵自发减少的异常过程,从而将时间之箭逆转。

而这个过程产生了一个非常实际的副产品:能量。研究团队将这套机制实现为一台"连续测量引擎",量子测量这一行为本身,被用作一种热力学资源,引擎从中持续抽取能量,这些能量可以用来驱动其他量子过程,或者储存在量子电池里。

这是量子测量首次被明确提出作为能量来源加以工程化利用,意义不仅在于基础物理层面的突破,更在于它为量子计算和量子信息技术打开了一扇此前未曾预见的实用大门。

目前,这项工作仍停留在理论和数值计算阶段。研究团队提出的下一步计划,是在超导量子比特平台上进行实验验证,该平台已具备实现快速反馈和高检测效率的技术条件,此前也曾成功实现过麦克斯韦妖的量子版本原理演示。

时间到底有没有方向?至少在量子世界里,答案似乎正在变得越来越复杂。