化工儀器網(wǎng)手機版
移動端訪問更便捷
今日焦點 Today's Focus
查看更多+-
干貨滿滿！“第四屆地質(zhì)與稀土樣品處理及檢測技術(shù)專場線上研討會”邀你報名
2025年5月15日14：00，化工儀器網(wǎng)特舉辦“第四[詳細]
最新產(chǎn)品 Latest productS
查看更多+
突破熱機效率的新希望！新研究展示量子熱機中量子關(guān)聯(lián)的獨特作用
2022年03月16日 13:22:34
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：6074
近年來，人們一直在為提高熱機的效率而努力，在摸索中對蒸汽機等熱機的結(jié)構(gòu)不斷進行著各種嘗試與改進，盡量減少熱機的漏氣、散熱、摩擦等因素的影響，但熱機效率的提高依然很微弱，如何提高熱機效率一直是熱力學(xué)的核心科學(xué)問題。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】熱機在人類社會發(fā)展進程和生活中發(fā)揮著重要作用，現(xiàn)代化的交通運輸工具都是靠其提供動力，包括在分析儀器中也有著不可忽略的作用，同時也是一些儀器中的重要配件。近年來，人們一直在為提高熱機的效率而努力，在摸索中對蒸汽機等熱機的結(jié)構(gòu)不斷進行著各種嘗試與改進，盡量減少熱機的漏氣、散熱、摩擦等因素的影響，但熱機效率的提高依然很微弱，如何提高熱機效率一直是熱力學(xué)的核心科學(xué)問題。
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜江峰院士、王亞教授等在金剛石氮—空位色心體系構(gòu)建的量子希拉德熱機上，展示了量子關(guān)聯(lián)導(dǎo)致的量子優(yōu)越性。研究成果日前發(fā)表于《物理評論快報》。
熱機指的是各種利用內(nèi)能做功的機械，其主要是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能后，在轉(zhuǎn)化成機械能的機器動力機械的一類。熱機通常是以氣體最為工質(zhì)，利用氣體受熱膨脹而對外做功，像是蒸汽機、汽輪機、燃氣輪機、內(nèi)燃機或是噴射發(fā)動機等。而量子熱機，顧名思義，就是以“量子物質(zhì)”為工作物質(zhì)對并外做功的熱機。由于工作物質(zhì)的量子屬性，量子熱機有著很多不一般的性能，并因為這種工作物質(zhì)，其量子性成為一個備受關(guān)注的新的研究熱點。
隨著量子技術(shù)對單分子、單原子操控技術(shù)的發(fā)展，熱力學(xué)與量子技術(shù)的交叉有望在微觀尺度構(gòu)建出最小的量子熱機，并利用量子特性提高熱機效率。迄今為止，人們通常關(guān)注量子熱機中功介質(zhì)量子系統(tǒng)本身的量子相干性，認為它是效率提升最為關(guān)鍵的量子資源，但研究顯示其作用仍存在爭議。
量子體系與經(jīng)典體系的一個重要區(qū)別是，對量子態(tài)進行測量一般會改變量子態(tài)。杜江峰團隊與理論合作者任昌亮教授合作，構(gòu)建了一個“量子版本”的希拉德熱機(希拉德熱機是由物理學(xué)家利奧·希拉德于1926年提出的一個理想實驗，是一種利用信息提取功的熱機)，他們用一個單電子自旋量子比特作為環(huán)境比特，在制備初始狀態(tài)的時候使環(huán)境比特和工作介質(zhì)比特之間建立量子關(guān)聯(lián)，從而可以不用直接測量工作介質(zhì)比特，而是通過測量環(huán)境比特來獲取工作介質(zhì)比特的狀態(tài)信息。根據(jù)環(huán)境比特的狀態(tài)對工作介質(zhì)比特施加受控幺正操作，就可以使工作介質(zhì)比特總是對外做正功。通過這種設(shè)計，使得人們能夠研究量子關(guān)聯(lián)在量子熱機中所起到的作用。
研究人員基于金剛石氮-空位色心體系實驗實現(xiàn)了上述量子希拉德熱機。該項試驗結(jié)果表明量子導(dǎo)引的存在對于量子希拉德熱機的做功發(fā)揮著重要作用：存在量子導(dǎo)引的希拉德熱機比不存在量子導(dǎo)引的希拉德熱機有更大的做功，并且量子導(dǎo)引不等式破壞越大，量子希拉德熱機的功提取不等式破壞就越大，也就更加體現(xiàn)出量子熱機優(yōu)越性。反過來，也可以利用做功的大小來區(qū)分量子關(guān)聯(lián)的有無。該項工作以希拉德熱機為例，展示了量子熱機中量子關(guān)聯(lián)的獨特作用，為建立量子信息和量子熱力學(xué)的橋梁提供了新的思路。
這些年來，量子熱力學(xué)一直是一項快速發(fā)展的交叉學(xué)科，與量子信息的交叉研究產(chǎn)生了許多豐富的成果，并且人們還不斷研究量子熱力學(xué)在量子模擬和量子信息領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。在科學(xué)家們不斷地研發(fā)下，量子熱機或許真的能夠創(chuàng)建在芯片上，利用余熱來發(fā)電、幫助設(shè)備快速散熱，說不定還能將粒子糾纏中的能量儲存在“量子電池”中。在將來，從量子熱力學(xué)的角度對量子模擬中的動力學(xué)過程進行的理論分析將會是富有洞見的，并且極有可能指導(dǎo)更高效的量子設(shè)備的設(shè)計和制造，為分析儀器打開更為廣大的市場。
(資料來源：中國科學(xué)報)
相關(guān)閱讀 Related Reading
查看更多+-
項目名稱：整車級蒸發(fā)密閉室（BETP），項目編號：0736-244020240080，招標范圍：整車級蒸發(fā)密閉室（BETP），招標...2025-02-12 14:12:42
-
2024年新品盤點丨長城科工貿(mào)：從院校到科研，實驗儀器的“全能王“
在產(chǎn)品研發(fā)方面，長城科工貿(mào)同樣成績斐然，化工儀器網(wǎng)編輯在此嚴選了動態(tài)流體溫度控制裝置VRE、循環(huán)冷卻器、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀100L(可定制...2025-01-22 16:54:14 -
開學(xué)季儀器采購節(jié)丨央邁科技助力科研新飛躍
值此“開學(xué)季儀器采購節(jié)”之際，央邁科技特別推出了“買即贈”活動！凡在采購節(jié)期間購買精良儀器設(shè)備的客戶，均可獲贈包括玻璃小配件閥門、...2024-09-12 08:31:56 -
君歌化工：善學(xué)創(chuàng)新敬業(yè)協(xié)作，致力提供完善的解決方案
天津君歌化工設(shè)備集團有限公司(以下簡稱：君歌化工)是一家集醫(yī)藥、化工、食品、天然產(chǎn)物制品的工藝過程裝備的研發(fā)、制造、銷售為一體的創(chuàng)...2023-11-21 15:38:17 -
預(yù)算122.9萬 中山市食品藥品檢驗所采購儀器設(shè)備
近日，中山市食品藥品檢驗所就“中山市食品藥品檢驗所2023年檢驗檢測能力提升（儀器設(shè)備采購）項目”發(fā)布公開招標公告，預(yù)算金額為12...2023-09-19 09:41:20 -
核安全重中之重！日本核污染水排放后，檢測設(shè)備大公開！
近日，日本政府舉行相關(guān)閣僚會議后宣布，將從8月24日開始，將福島第一核電站核污染水排入海洋，全球范圍內(nèi)的環(huán)保組織和科學(xué)家們對此表達...2023-08-28 15:19:42
版權(quán)與免責聲明
- ①凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責任。
- ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負版權(quán)等法律責任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
