Физики создали уникальный квантовый двигатель: "топливом" служит то, что высмеивал Эйнштейн
Ученые создали первый в своем роде квантовый двигатель, который работает с помощью квантовой запутанности.
Физики давно пытаются создать двигатели, которые могли бы иметь большую эффективность, чем существующие аналоги. Теперь же китайские ученые создали уникальный квантовый двигатель, в основе работы которого лежит квантовая запутанность. Новый подход к созданию квантового двигателя не помог улучшить эффективность преобразования энергии существующих квантовых двигателей, но показал, что квантовая запутанность улучшает создание полезной энергии. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет Popular Mechanics.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
Физики до сих пор еще не полностью понимают квантовую запутанность, но новое исследование показало, что это явление может иметь практическое применение. В частности, физики из Китайской академии наук создали первый в своем роде квантовый двигатель, в основе работы которого лежит квантовая запутанность. Квантовые двигатели используют разные явления квантовой механики для создания механического движения, но еще ни разу для этого не использовали квантовую запутанность.
Явление в квантовой физике, которое высмеивал Эйнштейн
Квантовая запутанность – это явление, которое возникает, когда две частицы находятся в суперпозиции, то есть их информация неразрывно связана и это не зависит от расстояния, которое их разделяет. Проще говорят, две частицы даже не имея близкого взаимодействия все равно влияют друг на друга и изменение свойств одной частицы изменить свойства другой. Это явление не любил и высмеивал Альберт Эйнштейн, который называл данное явление в квантовой физике жутким действием на расстоянии.
В 2023 году японские физики создали квантовый двигатель, который работал с помощью сложного взаимодействия фермионов и бозонов в состоянии конденсата Бозе-Эйнштейна. Этот двигатель создавал энергию, заменяя тепло квантовой природой элементарных частиц в газовом конденсате при температуре близкой к абсолютному нулю. Двигатель использовал преобразование газа в конденсат и обратно вместо разницы в тепле, как это происходит в обычных двигателях. Этот двигатель имел КПД на уровне 25%, что неплохо для квантового двигателя, но это не позволяет его использовать не во время экспериментов, а на практике.
Новый уникальный квантовый двигатель
Для создания нового квантового двигателя на основе квантовой запутанности физики использовали атомы кальция в ионной ловушке, и по сути двигатель использовал термодинамический процесс, который происходит, когда частицы переходят из начального состояния в сильно запутанное состояние. При это двигатель использовал разницу в запутанности, а не в тепле, для создания энергии и механического движения. Таким образом физики впервые доказали, что квантовая запутанность может служить "топливом" для квантового двигателя.
Новый квантовый двигатель является аналогом четырехтактного двигателя. Сначала атомы поглощают фотоны лазера затем расширяются, соединяются с квантовой нагрузкой и сжимаются. В качестве "топлива" квантового двигателя выступали квантово запутанные вращающиеся ионы, а в качестве квантовой нагрузки выступали их колебательные режимы. Ионы были переведены из начального состояния в состояние повышенной квантовой запутанности.
Новый подход к созданию квантового двигателя не мог улучшить эффективность преобразования энергии предыдущих квантовых двигателей, но исследование доказало, что квантовая запутанность улучшает создание полезной энергии. Выяснилось, что повышенная квантовая запутанность помогает создать повышенную механическую эффективность.
Этот квантовый двигатель, как и подобные ему может работать только при температуре близкой к абсолютному нулю, то есть минус 273 градуса Цельсия. Несмотря на это достижение квантовые двигатели пока имеют очень ограниченную область применения и еще нужно улучшить их эффективность, чтобы их можно было применять на практике.
Как уже писал Фокус, ученые считают, что инопланетяне общаются между собой в космосе и их можно подслушать. Исследователи считают, что можно обнаружить сообщения инопланетян, которые проносятся между планетами.
Также Фокус писал о том, что физики создали новую модель ранних этапов жизни Вселенной, которая предполагает, что загадочная темная материя была создана не после Большого взрыва, а еще до него. То есть изначально Вселенная не началась с точки сингулярности, а расширялась и достигла пика расширения как раз во время Большого взрыва.