Квантовые тепловые двигатели

Qubits as valves: Управление квантовыми тепловыми двигателями

Исследователи из Университета Аалто разрабатывают нано-размерные квантовые тепловые двигатели, чтобы исследовать, могут ли они быть в состоянии превзойти классические тепловые двигатели с точки зрения мощности и эффективности.

квант

С клапаном, исследователи могут контролировать температуру двигая через кубит. Изображение: Jorden Senior, Университет Аалто

В своей статье, опубликованной в природе физики, группа под руководством профессора Юкки Пекола представляет собой способ решить задачу о том, как квантовые системы взаимодействуют и обмениваются энергией с их макроскопическим окружением и внутри себя. Группа стремится рассматривать квантовую информацию и термодинамику на одном и том же основании в своих исследованиях.

«Мы реализовали миниатюрный тепловой клапан в квантовой системе, состоящей из искусственного атома, сверхпроводящего кубита-основного строительного блока как квантовых вычислительных, так и квантовых тепловых двигателей», — объясняет профессор Пекола.

В квантовых компьютерах кубит должен быть отделен от шумного внешнего мира, чтобы поддерживать хрупкое квантовое состояние, но в квантовых тепловых двигателях система должна быть связана с ее диссипативным окружением в виде тепловых ванн. Особенно загадочной проблемой является процесс термализации при подключении внешних источников тепла или «термальных ванн» к когерентной квантовой системе или кубиту. В конечном счете, тепло обменивается между этими системами через излучение фотонов.

«С помощью кубита управляется магнитным полем, как клапан, мы можем либо заблокировать или освободить поток фотонов, несущих тепло через кубит между двумя тепловые ванны образуются металлические резисторы», — объясняет д-р Альберто Ronzani, ведущий Автор бумаги.

Квантовой тепловой двигатель, преобразующий тепло в полезную работу или, наоборот, работает как холодильник. «Наша работа показывает, как тепловой клапан может работать в определенных случаях. Мы стремимся, чтобы понимать, сочетающие экспериментальные и теоретические усилия, как квантовые холодильники и тепловые двигатели работают, но надо еще придумать общую картину между бездиссипативной и полностью диссипативных систем. Это вызов для будущего», — говорит Пекола.

Источник  https://phys.org/news/2018-07-qubits-valves-quantum.html#jCp

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

error: Content is protected !!