Առաջին անգամ քվանտային շարժիչը գերազանցեց իր դասական մրցակիցներին՝ առանց որևէ փորձարարական հնարքների: Բայց, եկեք անմիջապես ասենք, մենք խոսում ենք մանրադիտակային սարքերի մասին, ուստի դեռ պետք չէ սպասել քվանտային Տեսլայի:
Օգտագործելով քվանտային մեխանիկայի օրենքները, նոր շարժիչը կարողացավ ավելի շատ հզորություն արտադրել, քան սովորական դասական շարժիչները նույն պայմաններում (և նույն մասշտաբով), հաղորդում է մարտի 22-ին Ամերիկյան ֆիզիկական հասարակության մի խումբ գիտնականների հետազոտական աշխատանքը: )
Իրենց ուսումնասիրության ընթացքում գիտնականները կարողացան փորձնականորեն ստուգել, որ քվանտային ջերմային շարժիչի հիմնական հատկություններից մեկը աշխատանքային հեղուկի (էլեկտրոնի) կարողությունն է լինել համահունչ (փոխկապակցված) սուպերպոզիցիայով (միաժամանակ երկու կամ ավելի վիճակներում): Եվ, ինչպես և սպասվում էր, մանրադիտակային սարքի մասշտաբով դա թույլ է տալիս ավելի շատ հզորություն արտադրել, քան ցանկացած համարժեք դասական ջերմային շարժիչ նույն պայմաններում: Հաստատվել է նաև, որ նույն աշխատանքային ռեժիմում նման ներքին համահունչության առկայությունը հանգեցնում է նրան, որ քվանտային ջերմային շարժիչների տարբեր տեսակներ դառնում են թերմոդինամիկորեն համարժեք, այսինքն՝ «բոլոր այն դեպքերում, երբ աշխատանքը գալիս է ջերմությունից, ստացված աշխատանքին համաչափ ջերմություն է ծախսվում, և հակառակը, այս կամ այն աշխատանքի ծախսով ստացվում է նույնքան ջերմություն»,- ինչպես կասեր մեծ գիտնական Ռուդոլֆ Կլասիուսը։
Պարզ ասած, ավանդական ջերմային շարժիչները ջերմությունը վերածում են շարժման: Օրինակ՝ մեքենաներում ներքին այրման շարժիչն օգտագործում է վառելիքի վառելիքի էներգիան՝ մխոցները քշելու համար, որոնք իրենց հերթին էներգիան փոխանցում են շարժիչի միջոցով դեպի անիվները և պտտում դրանք՝ առաջացնելով մեքենան շարժվել: Ջերմային շարժիչների տարբեր տատանումներ կան, բայց, որպես կանոն, դրանցում ավելի մեծ հզորություն հիմնականում ձեռք է բերվում այլ միջավայրում աշխատելու, ուժի տարբեր կիրառման, ինչպես նաև օգտագործվող վառելիքի փոփոխությունների միջոցով:
Նոր ուսումնասիրության մեջ քվանտային շարժիչն օգտագործում է բոլորովին այլ գործառնական սկզբունք՝ լազերի օգտագործում, որն ուղղված է հատուկ պատրաստված ադամանդի բյուրեղների վրա փոքր արատով (ազոտի թափուր տեղ): Լազերը բյուրեղում գտնվող էլեկտրոնը (հենց այս թափուր տեղում) փոխանցում է էներգիայի մի մակարդակից մյուսը, և մխոցների փոխարեն քվանտային շարժիչը էլեկտրամագնիսական դաշտի տեսքով էներգիա է արտադրում։
Քանի որ այս դիզայնի աշխատանքային հեղուկը էլեկտրոն է, քվանտային մեխանիկայի օրենքները գործում են: Գերփոքր առարկաները, ինչպիսիք են էլեկտրոնները, հակված են լինել միաժամանակ մի քանի վիճակներում, ինչը կոչվում է սուպերպոզիցիա, այսինքն՝ եթե վերադառնանք օրինակին դասական շարժիչով, ապա քվանտային շարժիչում մեր «մխոցը» միաժամանակ է։ ինչպես վերին, այնպես էլ ստորին դիրքերում: Քվանտային շարժիչի մեր դեպքում էլեկտրոնը ժամանակի մեկ կետում միաժամանակ գտնվում է մի քանի էներգիայի մակարդակներում: Այս ամենը կապված է նաև ալիք-մասնիկ երկակիության հետ, քվանտային ֆիզիկայի այդ նույն մոգական տեսության հետ, որն ասում է, որ ցանկացած միկրոմասնիկ նույնպես ալիք է։
Որոշակի պայմաններում այս հատկությունը, ինչպես նշում են գիտնականները, հանգեցնում է ելքային հզորության ավելացման, քանի որ տեսականորեն քվանտային շարժիչի ներսում գտնվող բոլոր տարրերն ու գործընթացները բազմիցս կրկնօրինակվում են: «Սա առաջին փորձն է, որտեղ մենք կարողացել ենք հասնել այս գործողության ռեժիմին», - ասում է ֆիզիկոս Ռոբերտո Սերան Սանտո Անդրեում (Բրազիլիա) ABC դաշնային համալսարանից:
Բայց, ինչպես քվանտային համակարգիչների դեպքում, ամեն ինչ այնքան էլ պարզ չէ. փորձարարական միկրոշարժիչը դեռ դժվար թե կարելի է անվանել լիարժեք իրականացում: Այս պահին գիտնականների թիմը գնահատել է իր հզորությունը, սակայն դեռևս չի վերլուծել այնպիսի հիմնական որակ, ինչպիսին արդյունավետությունն է։ Ուստի փորձերը կշարունակվեն ապագայում։
Այս տեսակի շարժիչի առանձնահատկությունը նաև շահագործման միատեսակությունն է, այսինքն, դրա համար անհնար է հզորության ավելացման կամ նվազման ռեժիմները. այն մնում է հաստատուն, ինչը լրացուցիչ սահմանափակումներ է դնում արդեն հատուկ այս սարքերի վրա: «Եթե դուք փորձում եք մեքենա կամ ռեակտիվ շարժիչ ստեղծել... Դա բոլորովին անօգուտ է», - ասում է ֆիզիկոս Յան Ուոլմսլին Լոնդոնի Կայսերական քոլեջից, հետազոտության համահեղինակը՝ մեկնաբանելով քվանտային շարժիչի գործնական կիրառումը ներկայիս իրողություններում:
Այնուամենայնիվ, հետազոտությունը բացահայտում է նոր կողմեր, թե ինչպես է քվանտային մեխանիկան փոխազդում թերմոդինամիկայի հետ՝ ֆիզիկայի մի ճյուղ, որն ուսումնասիրում է, թե ինչպես է էներգիան փոխանցվում և փոխակերպվում: Հենց այս ոլորտում է, որ նոր շարժիչը սողանցք է բացում էլեկտրաէներգիայի արտադրության վրա դասական ֆիզիկայի կողմից պարտադրված սահմանափակումները հաղթահարելու համար: «Մենք չփոխեցինք թերմոդինամիկայի օրենքները, բայց հայտնաբերեցինք դրա նոր մասը», - ասում է Ուոլմսլին:
Source: 3dnews.ru
