Квантовый тепловой двигатель, работающий и охлаждающий одновременно
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
Квантовый двигатель, способный одновременно выполнять полезную работу и охлаждать другую систему, создали физики из Университета Цюйфу, Гонконгского университета и Университета Палермо. Разработка использует аномальный тепловой эффект, при котором система поглощает тепло из более холодного резервуара — явление, невозможное в классической термодинамике. Об этом пишет издание Phys.org.
Исследователи теоретически предсказали и экспериментально подтвердили эффект на фотонной платформе. Результаты опубликованы в Physical Review Letters. Ключевая идея — два тепловых процесса могут происходить в суперпозиции порядков, что создаёт необычный поток тепла. «В квантовом мире два тепловых процесса могут быть в суперпозиции разных порядков, — объясняет старший автор работы Чжун-Сяо Мань. — Это позволяет двигателю извлекать энергию из более холодной среды способом, невозможным классически».
Авторы реализовали квантовый цикл Отто, который производит работу и одновременно охлаждает систему. Обычно для этих функций требуются два отдельных устройства. «Мы идентифицировали новую форму аномального теплового потока, показывающую, что квантовая когерентность может фундаментально изменять обмен теплом, — отметил соавтор Джулио Кирибелла. — Мы также прояснили важный фундаментальный вопрос, доказав, что эти эффекты не являются исключительными признаками неопределённого причинного порядка».
Хотя двигатель пока является доказательством концепции, он может открыть путь к охлаждению квантовых процессоров и управлению теплом в квантовых сенсорах, устройствах визуализации и наномасштабных системах. В будущем исследователи планируют изучить реалистичные реализации с конечным временем операций, что повлияет на эффективность и выходную мощность.
