Ученые Университета Ватерлоо в Канаде разработали первый в мире квантово-тепловой двигатель. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.
Для создания устройства исследователи использовали систему со спином 1/2 на основе молекулы хлороформа и применили методы ядерного магнитного резонанса. С помощью радиочастотного поля они изменили магнитный момент ядерного ядра изотопа углерод-13, чтобы получить цикл Отто — термодинамический цикл, который используется в двигателях внутреннего сгорания.
По словам ученых, разность энергий между двумя возможными ориентациями магнитного момента ядра увеличивается и уменьшается подобно поступательному движению поршня в двигателе автомобиля. При выполнении одного квантового цикла Отто на максимальной мощности тепловой двигатель обладает коэффициентом полезного действия, равным 42 процентам, что близко к термодинамическому пределу (44 процента).
В будущем исследователи надеются найти способы оптимизации работы небольших квантовых тепловых машин, демонстрируя их эффективность в реальных экспериментах. Это поможет создать более совершенные квантовые холодильники для вычислительных устройств.