Ett team av forskare från National Institute of Informatics (NII) i Tokyo och NTT Basic Research Laboratories (BRL, Nippon Telegraph and Telephone Corporation) i Japan har publicerat en förklaring till hur kvantsystem kan värmas upp genom nedkylning. Deras tidning dök upp nyligen i Fysiska granskningsbrev .

"Uppvärmning genom att kyla låter ganska kontraintuitivt, men om systemet har symmetrier, förfall kan betyda många saker, "säger Kae Nemoto, en professor vid Principles of Informatics Research Division vid NII som är en del av Inter-University Research Institute Corporation Research Organization of Information and Systems (ROIS).

Nemoto och hennes team undersökte ett dubbelsubdomänsystem kopplat till en enda konstanttemperaturreservoar. Varje underdomän innehöll flera snurr-en form av vinkelmoment som bärs av elementära partiklar som elektroner och kärnor. Forskarna övervägde situationen där snurrningarna inom varje underdomän är anpassade till varandra, men själva underdomänerna är motsatta anpassade (till exempel alla upp i en och alla ner i den andra). Detta skapar en viss symmetri i systemet.

När tiden går, komponenterna i underdomänen förfaller i en process som kallas avslappning.

"Vanligtvis, vi förväntar oss att båda domänerna sjunker till reservoartemperaturen; dock, när de två domänerna i kombination med en reservoar upprätthåller en viss symmetri, sönderfallsprocessen kan tydligen värma upp den mindre domänen, även över gränsen för hög temperatur, "Sa Nemoto.

Forskarna kan kontrollera domänerna till viss del, medan behållaren faktiskt är mycket större, okänd enhet som kan kännetecknas av makroskopiska parametrar som temperatur. De använder detta system för att förutsäga ny dynamik och utforska de flera termisationsnivåerna, såsom förfall i en underdomän som spänner komponenterna i en annan underdomän.

"Kylprocesser kan nu värma upp ett delsystem, "Sade Nemoto." Vårt fall är matematiskt ganska enkelt, men det indikerar den rika dynamik som orsakas av kvantdissipativa processer. "

Eftersom inte alla system har symmetri, Nemoto och hennes team vill ytterligare undersöka de komplexa interaktionerna mellan underdomäner och reservoar. "Vi kommer att undersöka mer av dessa mot-intuitiva sönderfallsdynamik och visa när och hur vi exakt kan se denna dynamik, "Sa Nemoto, noterar att dessa effekter kan användas för att designa och kontrollera kvantsystem.