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

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

97
2

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

89
3

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

83
4

Телескоп Kepler ищет жизнь в космосе

НАСА запустила в субботу мощнейший космический телескоп Kepler, предназначенный для поиска во Вселенной планет земной группы, сообщает агентство Франс Пресс. Запуск телескопа осуществлен с помощью рак

42
5

Нанокристаллы поваренной соли оказались эластичными (видео)

Американские исследователи обнаружили, что нанокристаллы поваренной соли (NaCl) эластичны. Макрокристаллы этого материала представляют собой твердые хрупкие тела. По словам ученых, новое открытие в оч

41

Авторизация

логин
пароль
Регистрация Забыли пароль?

Реклама нефтегаз

Анонсы событий