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物理学家研究量子发动机的基本限制

编辑:博阳新科技 发表时间:2017-8-5

已知量子引擎的运行方式不同于在某些情况下,其性能优于其经典对手。然而,以前对量子发动机性能的研究可能高估了它们的优点。在一项新的研究中,物理学家已经开发出一种改进的计算量子发动机效率的方法。

他们表明,量子系统的最终效率要受到第二定律的限制,而这些限制是管理古典系统效率的热力学第二定律。德国的弗里德里希亚历山大大学ü的物理学家和在最近的一期上发表了一篇关于能量量子机的文章。阿巴目前是英国贝尔法斯特女王大学1851年研究员皇家委员会。

任何种类的发动机或者经典型发动机的性能在很大程度上取决于其能量效率能量输出与能量输入的比率及其功率给定时间内的能量输出速率。传统的热力学在发动机的效率与其功率意义之间进行权衡,当你增加一个时,另一个减少。然而,对于量子引擎,可以同时提高效率和功率。

这意味着,通过适当的方法,量子引擎可以从给定的能量输入量产生更多的能量输出,并且以比改进之前更快的速率进行。允许同时提高效率和功率的一些方法被称为快捷到绝热技术。绝热转换是非常需要的,因为它们耗散很少的能量,这提高了系统的效率,并加快了系统的动态,从而增加了系统的功率输出。顾名思义,绝热的捷径允许量子计算机在比使用真正的绝热变换无限慢的时间短得多的时间内模拟绝热操作。

虽然以前的研究已经证明了用于提高热机性能的绝热性的捷径的优点,但是在计算系统的最终效率时,这些方法通常不考虑快捷方式协议的能量成本。因此,由于非绝热性的快捷性而提高效率似乎是免费的,夸大了它们的效果。在新的研究中,和开发了一种评估这些快捷方式的能源成本的系统性能的方法。他们的结果表明,只有快捷方式足够快,因为快速捷径具有较低的能源成本,绝热性的快捷方式才能提高系统的性能。

另一方面,非常慢的捷径协议具有更高的能量成本,可能超过任何潜在的能量增益。我们的工作表明,即使在考虑捷径的精力成本的同时,也可以通过快捷方式来实现更高的效率和更高的功率,告诉。物理学家还表明,任何量子引擎的效率都是基本的限制,无论它使用什么样的绝热捷径。令人惊讶的是,量子引擎的限制要比第二热力学定律强加一些限制,这就限制了传统发动机的效率。正如物理学家所解释的那样,量子引擎更紧密的原因在于经典力学不会对过程的速度造成限制,而量子力学确实具有速度限制,由量子速度极限给出。

科学家计划比较不同的快捷方式,以确定导致最节能的机器。了解量子速度限制及其对量子系统的基本限制对于设计未来的量子引擎至关重要。小型化的出现将不可避免地导致机器太小,以至于它们的动力学通常会遵循量子力学的规律而不是古典力学的规律,阿巴。他们的属性然后将受量子热力学的影响。

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