Ученые создали первый в мире квантовый двигатель
Канадские ученые из Университета Ватерлоо разработали первый в мире квантово-тепловой двигатель. Само понятие «квантовый тепловой двигатель» в теории существует уже несколько десятилетий.
Как указано на сайте Phys.org, где исследователи разместили свой релиз, для создания устройства ученые использовали систему со спином ½ на основе молекулы хлороформа. Разработчики применили в двигателе методы ядерного магнитного резонанса.
Используя радиочастотное поле, они изменили магнитный момент ядерного ядра изотопа углерод-13. Таким образом им удалось получить цикл Отто — иными словами, термодинамический цикл, который используется, в частности, в двигателях внутреннего сгорания.
Как простыми словами разъяснили ученые, разность энергий между двумя возможными ориентациями магнитного момента ядра увеличивается и уменьшается, аналогично процессам, которые происходят в двигателе автомобиля — в частности, так двигается поршень. При выполнении одного квантового цикла Отто на максимальной мощности КПД теплового двигателя составляет 42%, что максимально близко к термодинамическому пределу, составляющему 44%.
Теперь исследователи намерены найти способы оптимизации работы небольших квантовых тепловых машин. Их эффективность будет продемонстрирована в реальных экспериментах.