В квантовом двигателе впервые зарегистрирован рост мощности

В квантовом двигателе впервые зарегистрирован рост мощностиКоманда ученых из разных стран построила первый в своем роде квантовый тепловой двигатель, производительность которого превысила максимальную эффективность классического двигателя.

Международная команда исследователей впервые зарегистрировала рост квантовой мощности в квантовом двигателе. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, ученые описывают свои эксперименты с квантовыми двигателями и то, что им удалось узнать.

В квантовом двигателе впервые зарегистрирован рост мощности

Физики уже много лет изучают квантовые тепловые двигатели. Их работа очень похожа на классические тепловые двигатели, но их «рабочая жидкость», которая ведет себя подобно пару в паровом двигателе, может находиться в когерентной суперпозиции. Этот факт заставил задуматься многих ученых, работающих в этой области: могут ли квантовые двигатели действительно работать лучше, чем классические, с которыми человек сталкивается ежедневно?

Читайте также:  В Instagram начали скрывать количество лайков под постами пользователей

Всего четыре года назад команда из Еврейского университета в Иерусалиме утверждала, что нашла ответ на этот вопрос, выдвинув теорию, предполагавшую, что квантовые двигатели действительно могут быть более эффективными, чем классические. И в новом исследовании ученые провели серию экспериментов и продемонстрировали, что та теория была верна.

В ходе своих экспериментов ученые соорудили квантовый тепловой двигатель, начав с азото-замещенной вакансии в центре алмаза (NV-центр): они предположили, что два его низших энергетических уровня представляют собой два уровня кубитов и в таком случае могут служить в качестве рабочей жидкости. Роль двух термальных ванн сыграли высшие энергетические уровни.

Исследователи поместили NV-центр в магнитное поле, что привело к обращению энергетических уровней, представляя таким образом изначальное состояние двигателя. Рабочий ход был спровоцирован запуском в NV-центр микроволнового импульса, что заставило кубит вращаться под настраиваемым углом. Вращение кубита уменьшило количество энергии, полученной командой, в NV-центре. Затем ученые пустили в NV-центр зеленый лазер, заставив уровни кубитов объединиться с термальными ваннами. В результате центры вернулись в изначальное состояние.

Читайте также:  Tesla запустила массовое производство солнечных панелей для крыш

Исследователи повторили эксперимент 100 тысяч раз, изменяя продолжительность циклов. В статье ученые сообщают, что выходная мощность для малых углов вращения кубитов была значительно выше, чем в двигателях такого же типа без когеренции. Это, по их словам, указывает на то, что их двигатель эффективнее классического.