بررسی آنتروپی درهم تنیدگی و موتور زیلارد کوانتومی

امروزه مفهوم اطلاعات نقش برجسته ای در توصیف سیستم های فیزیکی دارد. در دیدگاه عمل گرایانه به مفهوم اطلاعات، وجود و حضور ماهیت های فیزیکی در طبیعت، وابسته به مفهوم اطلاعات است. در این دیدگاه اطلاعات مفهومی است که می توان آن را درک کرد. به این ترتیب معنی اطلاعات وابسته به تشخیص (موجود زنده) است. ابتدا چگونگی ورود مفهوم اطلاعات به فیزیک بررسی می شود. با طرح آزمایش ذهنی ماکسول و زیلارد به بررسی این پرسش می پردازیم که آیا دخالت موجود هوشمند در سیستم های ترمودینامیکی می تواند منجر به نقض قانون دوم ترمودینامیک شود یا خیر؟ راه ورود مفوم اطلاعات به دنیای فیزیک و ارتباط آن با آنتروپی ترمودینامیکی، ناشی از تلاش هایی است که برای پاسخ به این پرسش شده است. وجود رابطه ی میان آنتروپی و اطلاعات و تحلیل چگونگی این رابطه، از موضوعات مورد علاقه ی اکثر دانشمندان در زمینه علوم بنیادی است. این رابطه را می توان از دیدگاه های مختلفی بررسی کرد. در این تحقیق سعی کرده ایم تا با بررسی آزمایش ذهنی ماکسول به تحلیل این رابطه بپردازیم. ماکسول موجود خیالی (شیطانک) را برای نشان دادن ماهیت آماری قانون دوم ترمودینامیک مطرح کرد. از آن جایی که این شیطانک در ابتدا می توانست به نقضقانون دوم ترمودینامیک منجر شود، تعداد زیادی از دانشمندان از زمان طرح این ایده تا زمان حال سعی کردند به طریقی این موجود را شکست دهند تا قانون دوم را حفظ کنند. برای حفظ این قانون آنتروپی اطلاعات معرفی شد. در قسمت دوم این تحقیق دیدگاه های اولیه زیلارد و ماکسول در مورد شیطانک مطرح می شود. نظریه اطلاعات کوانتومی با بهره گیری از ویژگی های صرفاً کوانتومی، مانند درهم تنیدگی در مواردی برتری هایی بر نظریه کلاسیکی دارد. مفهوم درهم تنیدگی یکی از مفهوم های اساسی مکانیک کوانتومی است. در بخش سوم با استفاده از خاصیت درهم تنیدگی، میزان افزایش آنتروپی اطلاعات و همچنین افزایش کار در موتور زیلارد تعمیم یافته را بررسی می کنیم. در بخش آخر نیز با استفاده از ایجاد درهم تنیدگی بین دو ناحیه در فضای دوسیته که بیشترین تقارن را دارد، می توانیم به آنتروپی درهم تنیدگی برای یک فضا دسترسی پیدا کنیم.