В Канаде спроектировали первый тепловой квантовый двигатель

в 13:43, , рубрики: двигатель, квантовая механика, квантовая физика, квантовые технологии, квантовый двигатель, Научно-популярное, физика

image

Группа физиков под руководством Джона Петерсона из Университета Ватерлоо Канады построила квантовый двигатель. Его коэффициент полезного действия близок к максимально возможному значению в своем классе.

Работа двигателя основывается на цикле Отто на топливе из ядер углерода с полуцелым спином. Они выделяют энергию за счет ядерного магнитного резонанса.

Цикл Отто

Это термодинамический цикл, который описывает работу двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатой смеси от постороннего источника энергии.

Квантовый двигатель имеет холодильник и нагреватель. Роль первого выполняют низкочастотные моды радиоволн, а роль второго — высокочастотный радиосигнал вблизи Лармороской частоты. Ядра углерода проходят процесс остужения в холодильнике, рабочее тело расширяют при помощи радиоволны, которая резонирует с ядерным спином. Затем ядра углерода нагревают. Это происходит при обмене теплотой с ядрами водорода, в котором водород выступает как переносчик тепла. Затем рабочее тело снова сжимают.

image

Стоит отметить, что максимальный КПД цикла Отто зависит от коэффициента сжимаемости, а его максимальное значение составляет около 44%. Эксперимент позволил достичь КПД 42%.

У квантового двигателя мощность значительно меньше, чем у классического, а полезная работа за цикл составляет всего несколько тысячных ватта. Полученные данные же позволят развивать технологию создания квантовых тепловых машин, в том числе, квантового холодильника, необходимого для охлаждения квантовых компьютеров.

Кстати, в декабре Intel показала контроллер кубитов Horse Ridge, который способен работать даже при очень низких температурах с использованием транзисторов FinFET. Предполагается, что в будущем контроллер поможет масштабировать многокубитовые квантовые системы, и они будут достигать сотен тысяч и даже миллионов кубитов, а это приближает эпоху практических квантовых вычислений, так как избавляет машины от сложной и объемной системы коммуникаций.

См. также: «Квантовая физика: декогеренция»

Автор: maybe_elf

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js