您现在的位置是:首页 >财经 > 2020-11-02 09:01:05 来源:

纳米级引擎比最深的外太空还要冷

热力学理论通常与19世纪的蒸汽机相关,是一套通用的法律,支配着从黑洞到生命进化的一切事物。但是随着现代技术将电路缩小到原子级,热力学必须在一个全新的领域中进行测试。在这个领域,适用量子法则而不是经典法则。就像热力学是构建经典蒸汽机的关键一样,量子电路的出现也迫使我们在量子情况下重新构想这一理论。

量子热力学是物理学的一个快速发展的领域,但是其理论发展远远超过了实验实现。纳米级设备的制造和测量方面的快速突破现在为我们提供了探索实验室新物理的机会。

尽管现在可以进行实验,但是由于复制热机运行所需的设备复杂性以及所需的高级控制和测量灵敏度,它们仍然具有极大的挑战性。Ares博士的小组将制造纳米级的器件,其宽度只有十几个原子,并将它们保持在比最深的外层空间还要低的温度下。

这些纳米级引擎将使人们能够访问以前无法进行的量子热力学测试,它们将成为研究量子引擎效率和功率的平台,为量子纳米机器铺平道路。Ares博士将制造发动机,其中“蒸汽”是一个或两个电子,而活塞是碳纳米管形式的微小半导体线。她希望探索这一新领域将对我们对机器的看法产生根本性的影响,就像以前对古典政权的研究一样。

Natalia Ares博士最近获得欧洲研究委员会(ERC项目)想要回答的主要问题是:波动很重要并且可能产生量子效应的发动机的效率是多少?回答这个问题的含义范围很广,例如可以为生物马达的研究或有效的芯片上纳米机器的设计提供参考。这项研究还可能发现独特的行为,这些行为为新技术(例如新的片上制冷和传感技术或创新的能量收集和存储方式)开辟了道路。通过利用波动,保留量子行为的要求可能会变得不那么严格。

Ares博士的发现将在经典计算和量子计算中得到应用。就像焦耳的实验证明运动和热是可以互换的一样,阿瑞斯博士的目标是将碳纳米管的运动与单电子产生的热和功联系起来。她很高兴开发具有独特功能的设备,以发现量子热力学的奇异之处。