Исследователи создали квантовый двигатель, который работает без тепла с помощью бозонов и фермионов

Команда исследователей из Отдела квантовых систем Окинавского института науки и технологии (OIST) совместно с учеными из Университета Кайзерслаутерн-Ландау и Университета Штутгарта создали рабочий квантовый двигатель, используя принципы квантовой механики.

В отличие от традиционных двигателей, где взрыв смеси топлива и воздуха приводит к движению поршня и созданию энергии, новый квантовый двигатель работает по-другому. Ученые изменили квантовые свойства частиц в газе, а не использовали тепло. При очень низких температурах, когда проявляются квантовые эффекты, бозоны имеют более низкое энергетическое состояние, чем фермионы. Эта разница в энергии может быть использована для работы двигателя, который преобразует бозоны в фермионы и наоборот.

"Для превращения фермионов в бозоны можно взять два фермиона и объединить их в молекулу. Эта новая молекула является бозоном. Разрушив ее, мы можем снова получить фермионы. Повторяя процесс циклически, мы можем запитать двигатель без использования тепла", - пояснил профессор Томас Буш, руководитель Отдела квантовых систем.

Несмотря на высокий потенциал нового квантового двигателя, его применение для двигателей автомобилей в ближайшем будущем остаётся под вопросом. "Мы доказали эффективность системы на практике, но это лишь первый шаг", - подчеркнула Кирти Менон.

Для сохранения устойчивости квантового состояния ученым важно обеспечивать низкие температуры, поскольку тепло может нарушить квантовые процессы. Поддержание таких условий требует значительных затрат энергии.

Следующим этапом исследований будет оптимизация производительности двигателя и изучение его потенциального применения в других устройствах, таких как батареи и датчики.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.