1153
Фізики продемонстрували циклічний надпровідний квантовий тепловий двигун, здатний перетворювати теплову різницю на корисну роботу в умовах, де температура становить лише частки градуса вище абсолютного нуля. Результат важливий для квантової термодинаміки та майбутніх систем, у яких потрібно керувати теплом усередині великих квантових процесорів.
Класичний тепловий двигун отримує енергію завдяки різниці температур між гарячим і холодним резервуарами. У квантовій системі схожий принцип реалізують на рівні окремих квантових станів.
Експериментальна установка була створена на надпровідній платформі. Такі схеми використовують і в багатьох сучасних квантових комп’ютерах, оскільки надпровідні елементи дозволяють створювати та контролювати квантові стани електричних коливань.
Ключовою особливістю став саме циклічний режим. Система не просто один раз перетворила тепловий потік на роботу, а послідовно повторювала термодинамічний цикл.
Для цього квантовий робочий елемент по черзі взаємодіяв із резервуарами різної температури. На окремих етапах його енергетичні рівні змінювалися, а потім система поверталася до початкового стану.
Подібні експерименти дозволяють перевіряти, наскільки закони класичної термодинаміки зберігаються, коли робоче тіло складається фактично з одного або кількох квантових ступенів свободи.
Практичний інтерес пов’язаний із тепловими потоками у квантових комп’ютерах. Коли кількість кубітів зростає, керування теплом стає дедалі складнішим, адже навіть дуже мала кількість зайвої енергії здатна зруйнувати квантовий стан.
Мініатюрні квантові теплові машини в перспективі можуть не лише утилізувати частину тепла, а й допомагати керувати локальними температурними умовами на чипі.
Поки це фундаментальний експеримент, а не готовий елемент квантового комп’ютера. Проте він показує, що повноцінний термодинамічний цикл можна реалізувати безпосередньо на надпровідній квантовій платформі.
https://www.sciencedaily.com/news/matter_energy/quantum_physics/
