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首次验证:量子引擎比传统发动机更高效!
来源:互联网  (转载协议)   发布日期:2019-06-12 14:46   浏览:1502专栏投稿 值班编辑:QQ281688302

一个国际研究小组首次测量了量子助推引擎的量子功率增长,在发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)的论文中,该小组概述了他们在量子助推引擎上的实验,以及他们的研究成果。物理学家多年来一直在研究量子热机它们的工作原理与经典热机相似,但工
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一个国际研究小组首次测量了量子助推引擎的量子功率增长,在发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)的论文中,该小组概述了他们在量子助推引擎上的实验,以及他们的研究成果。物理学家多年来一直在研究量子热机它们的工作原理与经典热机相似,但“工作流体”(其行为方式令人想起蒸汽机中的蒸汽)可以是相干叠加的。这让该领域的许多人怀疑,量子引擎是否真的能比我们每天看到的经典引擎表现得更好。

科学科普:就在四年前,耶路撒冷希伯来大学的一个研究小组声称已经找到了答案,报告了一个理论,该理论认为量子引擎确实可能更有效。在这项新研究中,研究人员进行的实验表明,该理论是正确的。在实验中,研究人员从钻石中心的氮空位(NV)开始构建了一个量子热机两个最低能级代表一个量子位元的两个能级,在这种情况下,作为工作流体。两种热液的作用是由较高能级所起的作用。研究人员将他们NV置于磁场中,这导致了能量水平的反转,代表了发动机的初始状态。

工作冲程是由向NV发射微波脉冲引起,这迫使量子位元以可调的角度旋转。量子比特旋转减少了团队所提取的NV中心能量。然后研究人员向NV发射了一束绿色激光,迫使量子位元水平与热浴耦合,使中心恢复到初始状态。研究人员重复实验10万次,改变周期。研究报告显示,对于小量子位旋转角度,功率输出比没有相干的同类型发动机要高得多,这表明他们的发动机比传统发动机效率更高。

量子热机基本特性之一是工作流体内部状态具有相干叠加的能力,在小发动机作用的情况下,这种能力可以使量子热机产生比任何等效经典热机更多的功率。在相同状态下,这种内部一致性的存在会导致不同类型量子热机在热力学上等价。在这里,研究人员使用金刚石中的氮空位中心来实现两种类型的量子热机,并通过实验观察了这两种效果。

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