Квантовый маховик: новый способ хранения и передачи энергии от квантовых двигателей

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

Квантовые двигатели — это устройства, которые используют квантовые явления, такие как суперпозиция и запутанность, для производства механической энергии или работы. Однако квантовые двигатели имеют один существенный недостаток: они работают только в режиме импульсов, то есть выдают энергию неравномерно и непредсказуемо. Это делает их трудно применимыми для постоянного движения, например, для вращения колес автомобиля.

Решить эту проблему может помочь квантовый маховик — устройство, которое способно хранить энергию, вырабатываемую квантовым двигателем, и передавать ее с постоянной скоростью. Классический маховик — это тяжелый диск, который вращается на оси и обладает большим моментом инерции. Благодаря этому он сохраняет свою кинетическую энергию даже при изменении нагрузки на ось. Таким образом, маховик выравнивает выход механической энергии от двигателя и делает его более полезным.

Автор: Bing image creator

Но как сделать квантовый аналог маховика? Оказывается, что для этого достаточно двух заряженных атомов, которые находятся в суперпозиции разных состояний спина. Спин — это квантовая характеристика частицы, которая определяет ее магнитный момент. Если спин частицы направлен вверх или вниз относительно внешнего магнитного поля, то частица имеет определенную энергию. Если же спин частицы находится в суперпозиции двух состояний, то частица имеет неопределенную энергию.

Именно такое состояние суперпозиции можно использовать для создания квантового маховика. Для этого нужно связать два заряженных атома с помощью электростатического взаимодействия и поместить их во внешнее магнитное поле. Тогда спины атомов будут взаимодействовать друг с другом и с полем, образуя сложную систему из четырех возможных состояний: оба спина вверх, оба спина вниз, один спин вверх и другой вниз, или наоборот. Каждое из этих состояний имеет свою энергию и вероятность реализации.

Теперь представим, что мы подключаем к этой системе квантовый двигатель, который может менять состояния атомов с помощью лазерных импульсов. Каждый раз, когда двигатель меняет состояние атомов, он производит работу и тем самым передает энергию системе. Эта энергия накапливается в системе и может быть извлечена позже, когда потребуется. Таким образом, система из двух атомов ведет себя как квантовый маховик, который хранит и выдает энергию с постоянной скоростью.

Эта идея была предложена физиками из Университета Базеля в Швейцарии. Они показали, что такой квантовый маховик может быть реализован на основе ионов бария, которые имеют большой заряд и спин. Ионы бария можно ловить и охлаждать в ловушке Паули, которая создает электрическое и магнитное поля для удержания ионов. Также можно использовать лазеры для управления состояниями ионов и измерения их энергии.

Квантовый маховик — это не только интересный теоретический объект, но и потенциально полезное практическое устройство. Он может быть использован для повышения эффективности квантовых двигателей, которые могут найти применение в разных областях, от нанотехнологий до космических полетов. Кроме того, квантовый маховик может служить моделью для изучения фундаментальных вопросов квантовой физики, таких как переход от квантового к классическому поведению и влияние измерений на квантовые системы.

Автор: Bing image creator

4 комментария

Добавить комментарий

g
Квантовые двигатели — это устройства, которые используют квантовые явления, такие как суперпозиция и запутанность, для производства механической энергии или работы.

вот прямо используют и работают или все на бумаге, как и черные дыры?
M
Чем больше я думаю о квантовой механике, тем больше понимаю, что по сути единственный парадоксальный эффект в ней — это квантовая телепортация. И ту в принципе можно объяснить, если ввести эффект «пылесоса». Мы ожидаем мгновенного срабатывания измерительных приборов в разных точках пространства, которое показывает мгновенное состояние частиц, так что кажется, что информация об измерении в одной точке мгновенно передается в другую. Но что, если приборы просто не срабатывают до тех пор, пока состояние системы не устаканится? Все остальное — это по сути волновая физика с неточным измерением и эффектом случайного дизеринга (когда в качестве модулирующего дизеринг-сигнала используется белый шум, как например вот тут https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/ce/Michelangelo%27s_David_-_ruis.png). Я о чем. Она не может как то «обманывать» законы физики, чтобы получить какие-то там «магические» эффекты.
S
>>единственный парадоксальный эффект квантовая телепортация
Это следствие нелокальности.
Во вторых, никакой информации не передается, таким образом никакого парадокса то и нет.
Результат измерения полностью случаен, то что запутанная с измеряемой частицей другая частица с ней «связана» не влияет ни на что, кроме результата ее измерения ;)
Eldarado
Спрашивается, почему автор не явился на вечеринку Стивена Хокинга для путешественников во времени? Всё равно ведь палится )))

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

✦ ИИ  Из чего на самом деле состоит пляжный песок: от геологии до рыбьего помёта

Розовый, чёрный, зелёный, белый — песок бывает разным. Но самый белый на Мальдивах — это переработанные кораллы рыбами-попугаями. Рассказываю, как геология и биология создают пляжи.

✦ ИИ  Зеленка против современной аптечки: почему главный антисептик нашего детства не стал мировым стандартом

Для человека, выросшего в СНГ, зеленка — это обязательный атрибут детства. Разбитая коленка, ветрянка или ссадина после велосипеда — все это лечилось в основном зеленкой. А потом выясняется...

Наш жидкий предок: мог ли механизм зарождения жизни всегда скрываться внутри наших клеток?

Один из главных вопросов в исследованиях происхождения жизни на Земле связан с физическим поведением молекул в жидкой среде. Четыре миллиарда лет назад молодая планета обладала обширными водными...

Даже документами толком не обменяться: отличие формата бумаги А4 в Европе и США

Лист белой бумаги для печати или письма, что может быть привычнее. Каждый, кто сталкивался с черчением, будучи студентом машиностроительных вузов и техникумов или работая в области проектирования,...

Зачем в крышке одноразового кофейного стакана делают маленькое отверстие

В «конструкции» простейшего одноразового стакана для кофе не может быть ничего интересного? Ошибаетесь. Даже малозаметное небольшое отверстие в крышке стакана выполняет важную функцию.

Обзор защищенного смартфона Hotwav Cyber 18 с ИК камерой, дополнительным экраном в тонком корпусе

Компания Hotwav представила очередной «броневичок» со вспомогательным 2 дюймовым экраном, аккумулятором на 6200 mAh и ночной камерой. В этот раз новинка получила привлекательную внешность, без...