Fysiker har bevisat en kvantmekanisk hastighetsgräns för termalisering som länge misstänktes finnas

Den här artikeln har granskats enligt Science X:s redaktionella processer och riktlinjer. Redaktörerna har lyft fram följande egenskaper samtidigt som de säkerställer innehållets tillförlitlighet:

verifierad verklighet

Granskade och publicerade artiklar

pålitlig källa

Granskat med avseende på grammatik och formatering

När du väntar på att isen på en bildruta smälter om vintern eller på att en ljummen dryck svalnar, beror hur lång tid det tar för en kropp att nå termisk jämvigt med sin omgivning på ett stort antal faktorer. Hit hör yta, kroppens materialegenskaper samt luftflöde.

Men kuantumbilgisayarlarda kübitlerin çalıştığı altatomik ölçeğe yaklaştığımızda, farklı bir kural kümesi devreye girer. Dış koşullar hâlâ önem taşır, ancak dergisinde yayımlanan yeni bir makaleye göre, kuantum mekaniği, farklı kuantum sistemlerinin termal dengeye ne kadar hızlı ulaşabileceğine temel bir hız sınırı koyar.

Men kvantudatorernas arbete vid den subatomära skalan närmar vi oss där en annan uppsättning regler träder i kraft. Yttre förhållanden är fortfarande viktiga, men enligt en ny artikel publicerad i tidskriften sätter kvantmekaniken en grundläggande hastighetsgräns för hur snabbt olika kvantsystem kan nå termisk jämvikt.

Viktigheten hos denna upptäckt är att denna gräns är universell. Oav hur mycket energi som tillförs eller hur kraftigt ett system styrs, kan processen inte tvingas gå snabbare.

Jaget efter en universell hastighetsgräns

I århar fysiker observerat tecken på denna Planckska gräns i superledare och kvantsystem, vilket har lett till misstankar om att det finns en universell hastighetsgräns. Men det har saknats en allmän matematisk bevisföring som fastställer en sådan gräns.

På denna punkt kliver Paolo Abiuso från Österrikes vetenskapsakademi och hans kollegor in på scenen.

Forskare har utformat en universell matematisk ramverk som behandlar termalisering som en process genom vilken olika kvantsystem kan nå sina respektive termiska tillstånd. Med hjälp av kvantinformationsteori beräknade de hur snabbt detta kan ske under kvantmekanikens lagar.

För att konkretisera sina resultat tillämpade laget sina ekvationer på en teoretisk modell av samverkande kvantpartiklar och undersökte deras beteende på ett matematiskt sätt.

En hastighetsgräns som inte kan brytas

Vilket resultat har då alla dessa numeriska beräkningar och den teoretiska generaliseringen lett till?

Ekip visade att kvantmekanikens olika kvantsystem drivs mot termisk jämvikt med en hastighetsgräns. De upptäckte att denna gräns bestäms av temperaturen samt de två fundamentala konstanterna i naturen, den reducerade Plancks konstant och Boltzmanns konstant.

“Detta är gränsen som härrör från observationen att termaliseringmaskinen inte kan bryta mot Heisenbergs gräns [en grundläggande gräns för hur exakt kvantegenskaper kan mätas,” skriver författarna till arbetet.

Detta innebär att den minimisom tid som krävs för att kvantsystem ska nå termisk jämvikt kan vara kortare vid högre temperaturer, men att de ändå, när de gäller, inte kan överskrida denna fundamentala hastighetsgräns. Deras resultat bekräftar att denna hastighetsgräns är beroende av temperatur och kvantmekanik, oavsett hur komplex den omgivande miljön är.

Trots detta bestäms gränsen vid extremt låga temperaturer av energiskillnaden mellan de två lägsta energitillstånden i ett system.

Den här artikeln är mer än bara en genomtänkt matematisk studie. Att förstå dessa universella hastighetsgränser kan hjälpa forskare att utveckla bättre kuantumteknologi, inklusive förbättrade kuantumdatorer.

Artikeln är skriven av Paul Arnold, redigerad av Lisa Lock och granskad och kontrollerad av Robert Egan; artikeln har tillkommit med noggrant mänskligt arbete. Science X förlitar sig på stödet från sina läsare för att kunna fortsätta det oberoende vetenskapliga journalistiken. Om denna nyhet är viktig för dig kan du överväga att göra en donation, särskilt en månatlig donation. Som tack får du ett reklamlöst konto.

Paolo Abiuso m.fl., En informationsteoretisk bevisning av Plancks begränsning för termalisering, (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03397-y

BSc i biologi från University of London. Dokumentärproducent för BBC med internationell erfarenhet. Verkar som frilansar från södra Spanien.

Fullständig profil →

BA i konsthistoria, MA i materialkultur. Tidigare redaktör på , paramedic och donationskoordinator. Redigerar för Science X sedan 2021.

Fullständig profil →

Kandidatexamen i matematisk biologi, magisterexamen i kreativt författande. Mångårig resevana och unika perspektiv på vetenskap och språk. Fullständig profil →

© 2026 Science X Network

Returkoppling till redaktörer