宾夕法尼亚州立大学的科学家们构建了麦克斯韦恶魔的量子版本

宾夕法尼亚州立大学的物理学家设计了一个与19世纪着名的思想实验相当的量子，能够从一系列随机分布的原子中创造秩序。这种高度有序的原子块有一天可以用作量子计算机中的量子门。物理学家上周在“热力学第二定律-它认为熵（无序）总是在一个封闭系统中增加-是最不屈不挠的物理定律之一。

大约在1870年，JamesClerkMaxwell（每个物理学学生在大学里学习的电磁学着名方程之父）设计了一个思想实验，提供了一个潜在的漏洞。他设想了一个微小的能够在一个充满气体的密闭容器中制造无序的订单。通过使热量从冷室流向热室而明显违反第二定律，实现了这一点。两个隔间将被一个壁隔开，隔板覆盖一个足以让气体分子通过的针孔。麦克斯韦的假设imp会在分隔墙顶上，随意打开和关闭快门。

因为构成分子的原子一直在运动，随着时间的推移会有小的波动。每当恶魔发现一个分子在右（冷）隔间的针孔附近移动得快一点，它就会打开快门并让它通过左（热）隔间。它对左侧隔室中任何缓慢移动的气体分子也是如此，允许它们进入较冷的右侧隔室。因此左侧隔室中的分子变得更热和更热，而右侧的分子变得更冷和更冷，显然是熵的逆转。一旦你有这个温差，你基本上有一个能够执行有用工作的热泵。

近年来，物理学家们已经提出了一些非常聪明的实验来将一些版本的恶魔带到实验室。例如，苏格兰科学家在2007年设计了一个“信息棘轮”，以便在化学系统中产生温差，否则它们会处于热平衡状态。第二年，俄勒冈大学的研究人员设计了一个巧妙的版本，使用激光创造一个盒子，另外两个激光器分别用作活板门障和排序“恶魔”。根据Szilard引擎的概念，日本物理学家在2010年

新的宾夕法尼亚州立大学论文的团队负责人兼合着者大卫韦斯承认，“已经有很多尝试设计出像恶魔一样的实验系统”。“在非常小的尺度上取得了一些成功，但我们已经创建了一个系统，我们可以操纵大量的原子，以一种降低系统熵的方式组织它们，就像恶魔一样。”他的团队使用三对激光束将中性（不带电的）铯原子捕获并冷却到具有125个位置（5×5×5立方体）的3D晶格中的超低温（高于绝对零度几度）。