量子引擎首次在没有任何实验技巧的情况下超越了它的经典竞争对手。 但是，我们现在讨论的是微观设备，所以我们还不必等待量子特斯拉。
美国物理学会的一组科学家在 22 月 XNUMX 日发表的研究论文中报告称，利用量子力学定律，新发动机能够在相同条件（和相同规模）下比标准经典发动机产生更多动力。 ）。
在他们的研究中，科学家们能够通过实验验证量子热机的主要特性之一是工作流体（电子）处于相干（互连）叠加（同时处于两种或多种状态）的能力。 而且，正如预期的那样，在微观设备的规模上，在相同条件下，这比任何同等的经典热机能够产生更多的电力。 还证实，在相同的工作模式下，这种内部相干性的存在导致不同类型的量子热机在热力学上变得等效，即“在功来自热的所有情况下，一定量的量子热机在热力学上变得等效”。消耗的热量与所接受的功成正比，反之亦然，通过消耗这个或那个功，获得相同数量的热量，”正如伟大的科学家鲁道夫·克拉修斯所说。
简而言之，传统的热机将热量转化为运动。 例如，在汽车中，内燃机使用点燃燃料产生的能量来驱动活塞，活塞又通过驱动器将能量传递到车轮并旋转它们，从而使汽车移动。 热机有不同的变体，但通常，它们的更大功率主要是通过在不同环境下运行、不同的力应用以及所用燃料的修改来实现的。
在新的研究中，量子引擎采用了完全不同的工作原理：使用激光瞄准带有小缺陷（氮空位）的特殊制备的金刚石晶体。 激光将位于晶体（在这个空位中）的电子从一个能级转移到另一个能级，量子引擎代替活塞，以电磁场的形式产生能量。
由于该设计中的工作流体是电子，因此量子力学定律发挥作用。 超小物体，比如电子，往往会同时处于几种状态，这被称为叠加，也就是说，如果我们回到经典引擎的例子，那么在量子引擎中我们的“活塞”同时处于多种状态。在上部和下部位置。 在我们使用量子引擎的情况下，电子在一个时间点同时处于多个能级。 所有这一切也与波粒二象性有关，同样神奇的量子物理学理论指出任何微粒也是波。
正如科学家报告的那样，在某些条件下，这种特性会导致输出功率增加，因为理论上量子引擎内的所有元素和过程都会重复多次。 “这是我们能够实现这种操作模式的第一个实验，”巴西圣安德烈 ABC 联邦大学的物理学家 Roberto Serra 说道。
但是，就像量子计算机的情况一样，一切都不是那么简单：实验性微电机仍然很难被称为成熟的实现。 目前，科学家团队已经评估了其功率输出，但尚未分析效率等关键品质。 因此，未来还将继续进行实验。
这种类型发动机的一个特点是操作的一致性，也就是说，功率增加或减少的模式对它来说是不可能的：它保持恒定，这对这些已经特定的设备施加了额外的限制。 该研究的合著者之一、伦敦帝国理工学院的物理学家伊恩·沃姆斯利 (Ian Walmsley) 在评论量子发动机在当前现实中的实际应用时说道：“如果你试图制造汽车或喷气发动机……那是完全没有用的。”
然而，这项研究揭示了量子力学如何与热力学相互作用的新方面，热力学是研究能量如何转移和转换的物理学分支。 正是在这个领域，新发动机打开了一个漏洞，以克服经典物理学对发电的限制。 “我们没有改变热力学定律，但我们发现了它的新部分，”沃姆斯利说。
来源： 3dnews.ru
