Courtesy of InterestingEngineering

Penemuan Baru: Teori Kuantum dan Pelanggaran Hukum Kedua Termodinamika

07 Feb 2025, 17.54 WIB

289 dibaca

Tim peneliti dari Universitas Nagoya di Jepang telah mengembangkan model matematis yang menunjukkan bahwa teori kuantum dapat melanggar hukum kedua termodinamika, tetapi sistem kuantum masih dapat dirancang untuk mematuhi hukum tersebut. Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa entropi, yang sering diartikan sebagai ketidakteraturan, cenderung meningkat seiring waktu dalam sistem tertutup. Namun, eksperimen pemikiran yang diajukan oleh fisikawan James Clerk Maxwell pada tahun 1867, yang dikenal sebagai "Demon Maxwell," menantang hukum ini dengan menunjukkan bagaimana sebuah sistem dapat menciptakan perbedaan suhu tanpa menggunakan energi.

Penelitian ini menunjukkan bahwa fenomena kuantum seperti superposisi dapat tampak bertentangan dengan konsep peningkatan entropi. Meskipun beberapa ilmuwan berpendapat bahwa hukum kedua tidak berlaku di dunia kuantum, banyak yang percaya bahwa teori kuantum sebenarnya dapat menjelaskan entropi dengan lebih mendalam. Model matematis yang dikembangkan oleh peneliti menunjukkan bahwa meskipun ada pelanggaran terhadap hukum kedua, masih ada kemungkinan untuk merancang proses kuantum yang menghormati hukum tersebut. Dengan kata lain, teori kuantum dapat berpotensi melanggar hukum kedua termodinamika, tetapi tidak harus demikian, menciptakan keseimbangan antara mekanika kuantum dan termodinamika.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/maxwells-demon-quantum-exorcism

Analisis Kami

"Penemuan ini benar-benar membuka perspektif baru tentang bagaimana hukum-hukum fundamental fisika dapat beradaptasi di ranah kuantum, menantang asumsi lama tanpa menghancurkannya secara total. Ini menandakan era baru di mana batas antara teori klasik dan kuantum semakin kabur, penting untuk diteliti lebih lanjut dalam konteks teknologi kuantum modern."

Analisis Ahli

Shintaro Minagawa

"Memastikan bahwa walaupun secara matematis dapat terjadi pelanggaran, desain sistem yang tepat akan menjaga hukum termodinamika tetap berlaku."

Hamed Mohammady

"Menegaskan bahwa meskipun hukum kedua dapat dilanggar secara teoritis dalam dunia kuantum, keduanya tetap bisa berdampingan tanpa bertentangan secara fundamental."

Prediksi Kami

Di masa depan, pengembangan teknologi kuantum dan sistem termodinamik yang dirancang secara khusus akan memungkinkan pemanfaatan efisiensi energi yang lebih tinggi, mungkin membuka cakrawala baru dalam mesin kuantum dan komputasi kuantum.

Pertanyaan Terkait

Apa yang ditemukan oleh tim peneliti di Universitas Nagoya?

Tim peneliti di Universitas Nagoya mengembangkan model matematis yang menunjukkan bahwa teori kuantum dapat melanggar hukum kedua termodinamika.

Siapa yang mengusulkan eksperimen pemikiran yang dikenal sebagai 'Maxwell's Demon'?

James Clerk Maxwell adalah orang yang mengusulkan eksperimen pemikiran 'Maxwell's Demon'.

Bagaimana teori kuantum dapat melanggar hukum kedua termodinamika?

Teori kuantum dapat melanggar hukum kedua termodinamika dengan menunjukkan bahwa kerja yang diekstrak dapat melebihi kerja yang dikeluarkan dalam kondisi tertentu.

Apa peran entropi dalam konteks hukum kedua termodinamika?

Entropi berperan sebagai ukuran ketidakteraturan dalam sistem tertutup, dan hukum kedua menyatakan bahwa entropi cenderung meningkat seiring waktu.

Di mana studi ini dipublikasikan?

Studi ini dipublikasikan di jurnal npj Quantum Information.