Квантовая физика

Квантовые точки

Основная статья: Квантовые точки

2023: Разработан первый в мире квантовый аналог механического двигателя

28 сентября 2023 года японские исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) сообщили о создании первого в мире квантового аналога механического двигателя. В работах приняли участие немецкие ученые из Технического университета Кайзерслаутерна-Ландау и Штутгартского университета.

Предложенная концепция для получения энергии использует принципы квантовой механики вместо традиционного воспламенения топлива — как происходит, например, в двигателе внутреннего сгорания. Авторы проекта предложили задействовать охлажденные фермионы и бозоны в качестве основы для «квантовых двигателей», способных преобразовать энергию этих частиц в механическую работу.

Схема работы двигателя

Дело в том, что при температурах, близких к абсолютному нолю, бозоны имеют более низкое энергетическое состояние, чем фермионы, и эту разницу энергий можно использовать для питания двигателя. В частности, циклическое превращение фермионов в бозоны и обратно дает возможность извлекать энергию для питания квантового аналога механического двигателя.

Чтобы превратить фермионы в бозоны, можно взять два фермиона и объединить их в единую систему. Эта новая система — бозон. Его разрушение позволит нам снова получить фермионы. Делая это циклически, мы можем привести двигатель в действие без использования тепла, — объясняет профессор Томас Буш (Thomas Busch), руководитель подразделения квантовых систем OIST.

Созданный двигатель функционирует только на квантовом уровне. При этом, как отмечают участники проекта, его эффективность довольно высока и может достигать 25%. Вместе с тем квантовые эффекты могут быть разрушены даже при незначительном повышении температуры, поэтому требуется существенное количество энергии для поддержания системы как можно более холодной.^[1]

Примечания