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我国科学家首次在费米气体中实现无摩擦的量子热机做功
发布时间:2018-6-29 浏览次数:228
   由于发动机在对外做功时所产生的摩擦耗散等因素,传统的发动机很难在热机效率和输出功率两者之间达到令人满意的平衡,提高一个参数指标的同时必然使得另一个参数值下降,导致经典发动机的热机效率往往低于其理论极限。为此,量子热机的研发成为解决该难题的新兴方向。
   与传统的热机不同,量子热机使用量子系统作为工作物质,其摩擦损耗可以通过量子绝热操控来得到有效抑制,甚至在特定条件下通过操控相干特性,进而制成兼具高效率和高输出功率的量子热机,突破经典热机的极限。
    在国家重点研发计划量子调控与量子信息重点专项(项目编号:2017YFA0304201)等项目支持下,华东师范大学武海斌教授课题组利用强关联费米多体系统实现了量子绝热冲程的零摩擦做功,有效提高了输出效率和输出功率。该研究基于在强关联量子多体系统中,每个原子被视为一个单独的量子热机,多体的强关联系统使这些量子热机在工作时相互协作、共同对外做功。项目组采用透热驱动的量子绝热捷径方案,在国际上首次实现了费米气体中的无摩擦量子热机做功,有望在未来量子热机研发时缩短整个量子绝热冲程所花费的时间,且不会产生量子摩擦,实现高功率输出。同时,该研究结果也为实现非平衡过程的量子热力学的表征开辟了新的道路。相关研究成果于2018年4月27日发表在国际权威期刊《Science Advances》上。
 
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