Precizitātes mērīšanas institūts un citi gūst panākumus kvantu dzinēju eksperimentālajā izpētē

Ķīnas Zinātņu akadēmijas Precizitātes mērījumu zinātnes un tehnoloģiskās inovācijas institūta (IPMSI) Saistītās sistēmas kvantu informācijas apstrādes pētniecības grupa sadarbībā ar Guandžou Industriālo tehnoloģiju pētniecības institūtu (GITRI) un citiem ir eksperimentāli izpētījusi sapīšanās ietekmi. kā kvantu resurss kvantu dzinējā, kura pamatā ir Ultracold 40Ca+ jonu eksperimentālā platforma. Eksperimentālie rezultāti liecina, ka kvantu dzinējs var dot vairāk lietderīga darba, kad tā darba viela ir sapinusies stāvoklī, norādot, ka sapīšanos var izmantot kā "degvielu".
Entanglement ir unikāls kvantu resurss informācijas apstrādē, kas var paātrināt aprēķinus, nodrošināt informācijas drošību komunikācijā un uzlabot mērījumu precizitāti. Pašlaik nav pilnībā skaidrs, vai sapīšanās var ietekmēt enerģijas pārveidi un izmantošanu; Vai kvantu dzinēji ar sapīšanās īpašībām ir pārāki par klasiskajiem dzinējiem un kādos apstākļos tas notiek, nav pārliecinošs. Tajā pašā laikā ir maz eksperimentālu pētījumu par kvantu dzinējiem ar kvantu sapinušās sistēmas kā darba vielu, un nav kvantitatīvās eksperimentālās pārbaudes.
Grupa izstrādāja kvantu dzinēju ar sapīšanās īpašībām, kā darba materiālu izmantojot īpaši aukstos 40Ca+ jonus, kas stabili saistīti jonu slazdā. Kvantu dzinējs nes kvantu slodzi. To piepilda kvantu vibrācijas režīms, ko dala joni. Pētnieki izmantoja termodinamisko ciklu, lai kvantu dzinējs pārvērstu lāzera fotonu enerģiju caur darba vielu (jonu) kvantu slodzes fonona enerģijā, un noteica konversijas efektivitāti. Turklāt, lai novērtētu, cik daudz no šīs pārveidotās enerģijas ir iegūstamā enerģija, ti, lietderīgs darbs, pētnieki definēja mehānisko efektivitāti.
Lai pārbaudītu sapīšanās lomu kvantu dzinējos, pētījumā kvantitatīvi tika novērtēta kvantu dzinēju veiktspēja, pielāgojot darba vielas saķeršanos. Eksperimentā pētījums kontrolēja sapīšanās loģisko vārtu darbības laiku, precīzi manipulējot ar lāzeru, lai iegūtu darba vielu ar dažādu sapīšanās pakāpi. Tikmēr pētījumā tika iegūta konversijas efektivitāte un mehāniskā efektivitāte dažādās sapīšanās pakāpēs, mērot darba vielā absorbēto fotonu skaitu un slodzei pievienoto fononu skaitu. Eksperimenti parāda, ka mehāniskās efektivitātes maksimālā vērtība rodas vietā, kur darba viela ir maksimāli sapinusies, bet pārveidošanas efektivitāti gandrīz neietekmē sapīšanās pakāpe. Eksperimentālo datu analīze parāda, ka kvantu dzinējs spēj veikt vairāk lietderīga darba, kad tā darba viela ir sapinusies stāvoklī; un kvantu dzinēja konversijas efektivitāte nav atkarīga no sapīšanās, kā arī no lietderīgā darba iznākuma.
Šis rezultāts sniedz eksperimentālus pierādījumus tam, ka sapīšanās var spēlēt "degvielas" lomu kvantu dzinējos, un liek domāt, ka kvantu dzinēju pētniecībā un attīstībā lielāka uzmanība jāpievērš mehāniskajai efektivitātei, nevis konversijas efektivitātei. Šie rezultāti sniedz jaunu perspektīvu mikroskopisku enerģijas ierīču, piemēram, kvantu motoru un kvantu bateriju, izstrādei.