Физика вышла на новый уровень: микроскопическое устройство научили добывать энергию из холода

Исследователи из Университета Аалто создали первый циклический квантовый тепловой двигатель на базе сверхпроводящих цепей. Устройство, размер которого меньше песчинки, преобразует тепло в полезную работу при температурах, близких к абсолютному нулю. Работа демонстрирует возможность управления тепловыми процессами внутри квантовых схем, что в перспективе может упростить архитектуру мощных квантовых компьютеров, однако устройство пока представляет собой лабораторный прототип.
В этом материале:

Принцип работы квантового двигателя

Методика проверки и эффективность

Зачем это нужно квантовым компьютерам

Что работа не доказывает

Принцип работы квантового двигателя

В основе устройства лежит трансмонный кубит — базовый элемент квантовой информации, способный хранить данные и управляться микроволновыми сигналами. В данной схеме кубит выступает в роли рабочего тела, которое циклически проходит через этапы нагрева, охлаждения и преобразования энергии.
Технически двигатель состоит из кубита с регулируемым магнитным потоком, резонатора и квантового криогенного холодильника. Исследователи использовали цикл Отто — термодинамический процесс, по которому работают обычные бензиновые двигатели. Разница в том, что вместо сжатия газа в цилиндре здесь происходит обмен микропорциями энергии в сверхпроводящей цепи при сверхнизких температурах.