Популярные Нано Технологии

Кадры

Фотогалерея

Новости

Разработана модель самой маленькой тепловой машины / 31.08.2010

© Дмитрий Сафин

Источник: www.computerra.ru

Физики из Бристольского университета (Великобритания) показали, как можно построить рефрижератор на основе одной или двух квантовых частиц.

Следует сразу заметить, что предложенные рефрижераторы автономны, чем и выделяются на фоне давно известных способов охлаждения, в которых над микроскопической системой совершается работа. К таким способам относится, к примеру, лазерное охлаждение.

Авторы рассматривают систему из трёх частиц — кубитов с основным и возбуждённым состояниями. Первый кубит представляет собой тот объект, который необходимо охладить; энергия его возбуждённого состояния обозначается как Е1. Второй и третий кубит вместе составляют рефрижератор, а их энергии равны Е2 (её значение должно превышать Е1) и Е3, причём Е3 = Е2 - Е1. У такой системы есть две конфигурации с одинаковой полной энергией: первая, |101>, соответствует переводу первого и третьего кубитов в возбуждённое состояние, а вторая имеет вид |010> и реализуется при возбуждении второго кубита.

Схема энергетических уровней трёх кубитов (сверху) и кубита и кутрита, составляющих разные варианты системы. Первая частица охлаждается. (Иллюстрация из журнала Physical Review Letters)

 

Если бы все кубиты находились при одной температуре, вероятность переходов |101> → |010> и |010> → |101> была бы одинакова, а сама система оказалась бы бесполезна. Для того чтобы добиться нужного результата, учёные вводят в систему известные по классическому циклу Карно «холодильник» и «нагреватель» с температурами Тх < Тн. Первые два кубита находятся в контакте с «холодильником», а третья частица контактирует с «нагревателем», вследствие чего вероятность состояния |101> (и перехода |101> → |010>) повышается. Следовательно, первый кубит будет чаще оказываться в основном состоянии, что и создаёт эффект охлаждения.

«Размер» рефрижератора соответствует количеству квантовых состояний системы; в случае трёх кубитов число возможных состояний равняется восьми. По мнению исследователей, это число можно уменьшить до шести, построив рефрижератор на основе одного кутрита — частицы с основным (|0>) и двумя возбуждёнными (|1> и |2>) состояниями. Здесь, однако, необходимо обеспечить разные температурные условия переходов |0> → |1> и |1> → |2>. «Это число состояний представляется нам минимально возможным», — говорит участник работ Ноа Линден (Noah Linden).

Физики также показали, что их схема позволяет приближаться на сколь угодно малое расстояние к абсолютному нулю. По мнению Ханса Бригеля (Hans Briegel) из Инсбрукского университета (Австрия), квантовые рефрижераторы вполне могут наблюдаться в природе: схожий механизм, к примеру, даёт теоретическую возможность одной части какой-нибудь биомолекулы охлаждать другую. Более подробно этот вопрос разбирается здесь


Другие новости по теме:
23.01.18 - Во Франции в начале 2019 г будет установлена 1-я плавучая платформа малой речной ГЭС
17.11.17 - Технологии хранения энергии увеличивают стоимость чистой энергии в 5 раз
01.11.17 - Росэнергоатом планирует в декабре 2017 г начать эксплуатацию 1-й очереди ЦОД Менделеев
30.10.17 - Роснано и Oman Oil будут совместно инвестировать в проекты нефтегазового и химического секторов
05.10.17 - РОСНАНО вложит 8 млрд руб и технологически поддержит проект Ростеха по строительству электрогенерирующих мусорозаводов
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

В США представлен военный робот-медуза

Дрейфующие в океане желеобразные медузы вдохновили американских инженеров на создание их искусственного двойника. Применять робота-медузу планируется в интересах Военно-морского флота – для спас

120
2

MP3-плеер зарядится от вашего тела

Владельцы mp3-плейеров вроде iPod часто жалуются на большой размер этих устройств. Будто специально для них создан плеер-пластырь, меньший по размеру и подзаряжающийся необычным способом. Владельцы mp

114
3

Новый материал для пломб на основе желчной кислоты

Ученые из Китая и Канады разработали новый материал для заполнения зубных полостей, лишенный недостатков традиционных пломб, в качестве одного из ингредиентов использованы желчные кислоты, вырабатывае

111
4

17 компаний стали обладателями Знака «Российская нанотехнологическая продукция»

Как защитить российский рынок от недобросовестных производителей и повысить доверие потребителей к нанопродукции? Как защитить российский рынок от недобросовестных производителей и повысить довери

98
5

Разработана модель самой маленькой тепловой машины

Физики из Бристольского университета (Великобритания) показали, как можно построить рефрижератор на основе одной или двух квантовых частиц. Следует сразу заметить, что предложенные рефрижераторы автон

98

Авторизация

логин
пароль
Регистрация Забыли пароль?

Реклама нефтегаз

Анонсы событий