antony_w (antony_w) wrote,
antony_w
antony_w

Category:

Создан квантовый тепловой двигатель с близким к предельному КПД



Международная команда ученых в ходе эксперимента продемонстрировала работу спинового квантового теплового двигателя в молекуле хлороформа. В первом же опыте удалось добиться КПД, близкого к термодинамическому лимиту.

Идея квантового теплового двигателя была впервые предложена около 60 лет назад физиками из Лаборатории Белла, которые провели аналогию между трехуровневыми мазерами и тепловыми машинами. В последующие годы другие исследователи разработали эти теории и ввели в них концепцию термодинамических циклов в квантовом масштабе. Но лишь совсем недавно физики начали проверять некоторые из этих теорий экспериментально.

Один из таких экспериментов был проведен недавно командой исследователей из Университета Уортерлу (Канада) и Федерального университета ABC (Бразилия). Они успешно продемонстрировали спиновой квантовый тепловой двигатель в лабораторных условиях, рассказывает Phys.org.

Ученые использовали в прототипе квантового теплового двигателя ядерный спин в молекуле хлороформа и метод ядерного магнитного резонанса. При помощи радиочастотного поля они управляли ядерным спином изотопа углерода-13, получив в итоге цикл Отто — термодинамический цикл, который применяется в большинстве обычных моторов.

«Разница энергий между двумя возможными ядерными спинами (пусть они движутся вверх и вниз) повышалась и понижалась наподобие поступательного движения поршня в двигателе автомобиля, — объяснил Роберто Серра, один из исследователей. — При таких обстоятельствах ядерные спины в молекуле могут абсорбировать тепло радиоволн и отдавать его им».

Флуктуации энергии играют важную роль в данном квантовом сценарии. Их измерение в термодинамическом цикле было сложнейшей задачей эксперимента — и ее успешно решили.

Ученые обнаружили, что квантовый тепловой двигатель, выполняющий цикл Отто на максимальной мощности, может добиться коэффициента полезного действия в размере 42%, то есть почти на границе термодинамического лимита (44%).

Этот эксперимент — одна из первых демонстраций возможности создания спинового квантового теплового двигателя. Его разработка способствует развитию квантовых технологий и созданию прорывных компьютеров, сенсоров и устройств связи.

Tags: технологии
Subscribe

Posts from This Journal “технологии” Tag

promo antony_w august 17, 2014 11:48 18
Buy for 10 tokens
Есть блог, в котором написано много постов про роботов: ссылка И там есть несколько статей о замене рабочих мест человека роботами: Уже к 2018 году роботы отберут у человека часть профессий Рабский труд без зарплаты Армия роботов: зачем она нужна обильной людьми Поднебесной и кому может…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 3 comments