- Les chercheurs de l'Université de Rochester reçoivent une subvention pour étudier les moteurs quantiques qui fonctionnent avec une efficacité de 100%.
- Ils utiliseront des circuits supraconducteurs pour mener des expériences et comprendre comment les lois thermodynamiques fonctionnent au niveau quantique.
- Ils étudieront également la possibilité d'utiliser l'intrication comme carburant pour créer un moteur non local, où l'énergie serait partagée entre deux parties séparées.
Afin de faire fonctionner une voiture, le moteur d’une voiture brûle de l’essence et convertit l’énergie de la chaleur de l’essence en combustion en travail mécanique. Dans le processus, cependant, de l’énergie est gaspillée une voiture typique ne convertit qu’environ 25% de l’énergie de l’essence en énergie utile pour la faire fonctionner.
Les moteurs qui fonctionnent avec une efficacité de 100% sont encore furthermore de la science-fiction que des faits scientifiques, mais de nouvelles recherches de l’Université de Rochester pourraient rapprocher les scientifiques de la démonstration d’un transfert d’énergie idéal au sein d’un système.
Andrew Jordan, professeur de physique à Rochester, a récemment reçu une subvention de trois ans d’un million de dollars de la Fondation Templeton pour rechercher des moteurs de mesure quantique – des moteurs qui utilisent les principes de la mécanique quantique pour fonctionner avec une efficacité de 100%. La recherche, qui sera menée avec des co-chercheurs principaux en France et à l’Université de Washington à Saint-Louis, pourrait répondre à des thoughts importantes sur les lois de la thermodynamique dans les systèmes quantiques et contribuer à des systems telles que des moteurs plus efficaces et des ordinateurs quantiques.
«La subvention traite de plusieurs grandes thoughts sur notre monde naturel», déclare Jordan.
La physique À petit niveau
Les chercheurs ont précédemment décrit le strategy de moteurs de mesure quantique, mais la théorie n’a jamais été démontrée expérimentalement.
Dans le monde quantique microscopique, les particules présentent des propriétés uniques qui ne correspondent pas aux lois classiques de la physique telles que nous les connaissons. Jordan et ses collègues utiliseront des circuits supraconducteurs pour concevoir des expériences pouvant être menées dans un système quantique réaliste. Grâce à ces expériences, les chercheurs étudieront comment les lois de l’énergie, du travail, de la puissance, de l’efficacité, de la chaleur et de l’entropie fonctionnent au niveau quantique. Ces principles sont actuellement mal compris en mécanique quantique.
TÂches de puissance microscopique
Les moteurs de mesure quantique peuvent fonctionner dans des environnements microscopiques pour de très petites tâches de puissance telles que se déplacer autour d’un atome ou charger un circuit miniaturisé. Dans ces capacités, ils peuvent être des composants importants pour les ordinateurs quantiques.
Cependant, ce form de moteur ne peut actuellement pas être utilisé pour alimenter une voiture la puissance d’un moteur de mesure quantique est mesurée en picowatts unitaires, avec un picowatt égal à un million de millionièmes de watt. À titre de comparaison, une seule ampoule a approximativement 60 watts de puissance.
«Les échelles de puissance impliquées – des nombres comme les picowatts – indiquent le grand écart entre nos intérêts humains et ces minuscules moteurs», dit Jordan.
Une façon de fabriquer des moteurs de mesure quantique pour des activités à échelle humaine peut être «par parallélisation massive», dit Jordan. “Chaque appareil ne produit qu’une infime quantité d’énergie, mais en faisant travailler des milliards d’entre eux ensemble, vous pourriez créer un moteur macroscopique à partir de zéro.”
Un nouveau sort de carburant
Jordan et son équipe étudieront également un autre domaine de recherche majeur : remark il serait doable d’extraire du travail d’un système utilisant l’intrication comme carburant. Dans l’intrication – l’un des ideas de base de la physique quantique – les propriétés d’une particule sont liées aux propriétés d’une autre, même lorsque les particules sont séparées par une grande distance. L’utilisation de l’enchevêtrement comme carburant a la caractéristique potentiellement révolutionnaire de créer un moteur non community la moitié d’un moteur pourrait être à New York, tandis que l’autre moitié pourrait être en Californie. L’énergie ne serait pas détenue par l’une ou l’autre moitié du système, mais les deux events pourraient toujours partager l’énergie pour alimenter efficacement les deux moitiés.
«Nous montrerons que le moteur peut, en principe, être parfaitement efficace», déclare Jordan. “Autrement dit, il y aurait un transfert idéal d’énergie de l’appareil de mesure au système quantique.”
Le prix de la Fondation reflète l’importance de la technologie quantique en tant que priorité nationale et internationale, et le rôle clé de Rochester dans l’entreprise. Le projet lui-même s’appuie sur la solide histoire de recherche de Rochester en optique et physique et sur les endeavours actuels pour mieux percer les mystères de la mécanique quantique.
«L’Université de Rochester possède une force existante en physique quantique et a en fait été le berceau du domaine de l’optique quantique», déclare Jordan. «Nous avons une bonne collection de chercheurs de qualité en location, un héritage historique de la physique quantique et un soutien continu de l’université à la physique quantique.
