化工儀器網(wǎng)首頁>資訊中心>項目成果>正文

量子熱機再突破！我國實現(xiàn)國際首個開放量子熱機實驗
2022年11月23日 14:30:26 來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：4784

中科院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院利用超冷離子實驗平臺，設(shè)計并實現(xiàn)了國際上第一個非厄米量子熱機實驗。

　　【化工儀器網(wǎng) 項目成果】熱機在人類社會發(fā)展進程和生活中發(fā)揮著重要作用。這是一種利用內(nèi)能做功的機械，能夠?qū)⑷剂系幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能再轉(zhuǎn)化成機械能的機器動力機械。熱機通常以氣體作為工質(zhì)，利用氣體受熱膨脹對外做功。其熱能的來源主要有燃料燃燒產(chǎn)生的熱能、原子能、太陽能和地?zé)岬?。如何提高熱機效率一直是熱力學(xué)的核心科學(xué)問題。
 
　　近年來，隨著量子信息學(xué)、量子熱力學(xué)以及量子光學(xué)等學(xué)科理論的快速發(fā)展，人們認(rèn)識物理現(xiàn)象已經(jīng)更多地從宏觀層面轉(zhuǎn)向了微觀層面，經(jīng)典熱力學(xué)中熱機的概念也被拓展到了量子力學(xué)領(lǐng)域。量子熱機是人們探索量子系統(tǒng)熱力學(xué)特性的重要手段，熱力學(xué)與量子技術(shù)的交叉有望在微觀尺度構(gòu)建出最小的量子熱機，并且利用量子特性提高熱機效率。
 
　　這種只有微納尺度的量子熱機，不僅有望在效率上超越傳統(tǒng)熱機，還是探索量子體系演化過程中能量-信息轉(zhuǎn)換和功-熱轉(zhuǎn)換的理想實驗平臺。不過，量子熱機作為一個開放體系，熱機的吸熱和做功都是在工作物質(zhì)與外部環(huán)境的相互作用過程中完成，因此需要考慮針對非厄米量子系統(tǒng)的調(diào)控。
 
　　中科院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院利用超冷離子實驗平臺，設(shè)計并實現(xiàn)了國際上第一個非厄米量子熱機實驗。研究人員發(fā)現(xiàn)，如果想提高量子熱機效率，應(yīng)該保持等容加熱沖程中的布居振蕩，抑制等容冷卻沖程中的布居振蕩，即前者處于嚴(yán)格相，后者處于破缺相。
 
　　該熱機的工作物質(zhì)是一個開放的量子體系，實驗觀察得出“等容加熱沖程和等容冷卻沖程分別處于嚴(yán)格相和破缺相的量子奧拓?zé)釞C具有最高的熱機效率”的新結(jié)論。此外，該研究的結(jié)論和所展現(xiàn)的技術(shù)具有一定的普適性，有望應(yīng)用于能源、生物、醫(yī)藥和工程等領(lǐng)域，并用于開發(fā)分子馬達(dá)、納米機器人和微型智能裝置等。
 
　　量子熱機除可以被用于物理學(xué)、信息學(xué)以及生物學(xué)等相關(guān)學(xué)科方面的理論研究，它還有著相當(dāng)廣闊的應(yīng)用前景，包括醫(yī)療、生物制藥以及科學(xué)實驗等。在量子熱力學(xué)逐漸發(fā)展完善的今天，量子熱機將必然是探索和解決量子熱力學(xué)問題以及相關(guān)學(xué)科問題的十分重要的手段。
 
　　(資料參考來源：中國科學(xué)報)
關(guān)鍵詞

相關(guān)閱讀 Related Reading

查看更多+

  • 探索光電未來！CIOE中國光博會參觀登記已開啟，限時免費獲取全套會刊

    第二十六屆中國國際光電博覽會（CIOE中國光博會）將于2025年9月10-12日在深圳國際會展中心開幕，目前觀眾注冊通道已開啟，登...
    2025-04-01 16:39:23

  • 聚焦儀器儀表行業(yè) 兩部門開展第二批制造業(yè)新型技術(shù)改造城市試點工作

    工信部、財政部聯(lián)合啟動第二批制造業(yè)新型技術(shù)改造城市試點，聚焦“點線面“協(xié)同升級。通過支持企業(yè)大模型應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)鏈智慧化協(xié)同和園區(qū)整體...
    2025-03-31 14:16:38

  • 突破行業(yè)瓶頸 新型三相絕緣電阻測試儀開啟智能檢測新時代

    國網(wǎng)海南供電公司自主研發(fā)的新型三相絕緣電阻測試儀獲10萬元孵化資金。該技術(shù)突破傳統(tǒng)人工換相模式，實現(xiàn)三相電壓一鍵智控，檢測效率提升...
    2025-03-27 08:54:57

  • 我國高?？蒲袌F隊取得芯片技術(shù)領(lǐng)域重要突破！

    近日，復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院張俊文研究員、遲楠教授與相關(guān)研究團隊開展合作，通過精確設(shè)計和優(yōu)化，將多維復(fù)用技術(shù)引入片上光互連架構(gòu)...
    2025-03-19 15:18:52

  • 促進科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合 四川省發(fā)布征集通知

    四川省科學(xué)技術(shù)廳發(fā)布征集本省“15 N”重點產(chǎn)業(yè)鏈重大科技攻關(guān)需求的通知。征集范圍包括人工智能、新能源、高端能源裝備等方面。
    2025-03-19 14:45:04

  • 自研新系統(tǒng)助力電力角鋼無損檢測

    國網(wǎng)電力工程研究院成功研發(fā)了相控陣超聲檢測系統(tǒng)，能夠有效的應(yīng)對大規(guī)格角鋼檢測任務(wù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無損檢測。
    2025-03-18 13:12:46

版權(quán)與免責(zé)聲明

  • ①凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
  • ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
  • ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。