完美的能源效率：量子发动机与燃料缠结？

时间：2022-05-18 17:25:05 来源：

物理教授Andrew Jordan和他的同事将使用超导电路来设计可以在现实量子系统内进行的实验，其目的是在量子力学中学习概念。

罗切斯特大学研究员收到100万美元的授予学习量子热力学。

它仍然比科学事实更具科幻小说，但由于罗切斯特大学的新研究，完美的能效可能是一个更接近的一步。

为了开车运行，汽车的发动机燃烧汽油并将能量从燃烧汽油的热量转换成机械工作。然而，在该过程中，能量浪费;典型的汽车仅将汽油中的大约25％的能量转换为有用的能量，以使其运行。

运行100％效率的发动机仍然比科学事实更具科幻小说，但罗切斯特大学的新研究可能会使科学家们更接近展示系统内能量的理想转移。

Andrew Jordan是罗切斯特物理学教授，最近获得了三年，从Templeton Foundation授予了100万美元的批准，以研究使用量子力学原理以100％效率运行的量子测量发动机引擎。该研究将与法国和华盛顿大学圣路易斯在华盛顿大学进行的，可以回答有关量子系统中热力学定律的重要问题，并为更高效的发动机和量子计算机提供有助于技术。

“补助金关于我们自然世界的几个大问题，”约旦说。

物理在一个小层次

研究人员之前已经描述了量子测量发动机的概念，但该理论从未示出了实验证明。

在微观量子世界中，粒子表现出独特的属性，这些属性与我们知道它们的古典物理定律不一致。Jordan和他的同事将使用超导电路来设计可以在现实量子系统内进行的实验。通过这些实验，研究人员将研究能量，工作，功率，效率，热量和量子水平的熵功能如何。这些概念目前在量子力学中尚未理解。

显微电源任务

量子测量发动机可以在微观环境中用于非常小的功率任务，例如在原子周围移动或充电小型化电路。在这些容量中，它们可能是量子计算机的重要组成部分。

然而，这种类型的发动机目前不能用于为汽车供电;量子测量引擎中的电力在单位帕瓦塔中测量，一个Picowatt等于瓦特的一百万百万千万。相比之下，单灯泡具有大约60瓦的功率。

“电力尺度涉及的 - 像微微秀丽的数字 - 表明我们的人类兴趣与这些微型发动机之间的差距很大，”约旦说。

使人类测量发动机用于人类规模活动的一种方法可以是“通过大规模的并行化”，“约旦说。“每个设备只输出微小的能量，而是通过将数十亿美元一起工作，您可以从地下制作宏观发动机。”

一种新型燃料

乔丹和他的团队还将调查另一个主要的研究领域：如何通过作为燃料的纠缠从系统中提取工作。在缠结中 - 量子物理学概念的基本之一 - 即使当颗粒被大距离分开时，一个颗粒的性质也与另一个颗粒的性质相互连接。使用缠结作为燃料具有创建非本地引擎的可能革命性的特征;一半的发动机可以在纽约，而另一半可能在加利福尼亚。能量不会被系统中的任何一半都持有，但两部分仍然可以分享能量才能熟练地燃料。

“我们将表明发动机原则上可以完美高效，”乔丹说。“也就是说，从测量装置到量子系统将有能量的理想转移。”

基金会奖反映了量子技术作为国家和国际优先事项的重要性，而罗彻斯特在企业中的关键作用。该项目本身建立在罗彻斯特的光学和物理学研究中的稳健历史，目前努力更好地解开量子力学的谜团。

“罗切斯特大学在量子物理学中具有现有的力量，确实是量子光学领域的出生地，”约旦说。“我们拥有良好的优质研究人员，历史遗产的历史遗产，持续的量子物理学的大学支持。”

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