Quantum NanoDemice可以同时成为热发动机和冰箱

时间：2022-05-06 19:58:00来源：

riken工程师创造了一种多任务纳米机器，其可以充当热发动机和冰箱的同时。该装置是首先测试量子效应如何控制粒子的行为之一，这可能会被利用有一天提高纳米技术的性能。

传统的热动发动机和冰箱通过连接两个流体池。压缩一个池使其流体升温，同时快速扩展另一个游泳池冷却其流体。如果在周期性周期中完成这些操作，则池将交换能量，并且系统可以用作热发动机或冰箱。

Riken Advanced Device Laboratory的Keiji Ono表示，不可能建立一个同时的宏观计算机，也不是工程师，也不想要工程师。“将传统的热力发动机与冰箱结合起来会使它成为一个完全无用的机器，”他说。“它不知道该怎么做。”

但是当你缩小事情时，事情会有所不同。物理学家一直在开发更小的设备，有时是基于单个原子。在这些微小的尺度上，他们必须考虑量子理论 - 例如，所说的奇怪的法律集合，例如电子可以在两个地方存在于同时或有两个不同的能量。物理学家正在开发新的理论框架和实验，以试图解决这些系统如何表现。

热力发动机的量子版在晶体管中使用电子。电子有两个可能的能量状态。该团队通过应用电场和微波来增加或减少这些能量状态之间的差距。“这可以类似于腔室中流体的周期性扩张操作，”陆上，谁领导了实验。当电子从高能电平到下一个设备时，该器件也发出微波。

通过监测上层能量水平是否被占用，团队首先证明了纳米型可以充当热发动机或冰箱。但是，他们展示了一些陌生人 - 纳米机器可以同时充当纯粹的量子效应。研究人员通过查看上层能级的占用率来确认这一点，该占用率组合以创造特征干涉模式。“实验干涉模式与理论预测的几乎完美匹配，”ono说。

“这可能允许在两种操作模式之间快速切换，”ONO解释。“这种能力可以帮助将来创建新的应用程序。”

参考：通过K. Ono，S.N. Shevchenko，T. Mori，S. Moriyama和Franco Nori，10月15日2020年，物理评论信.DOI：
10.1103 / physrevlett.125.166802