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

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

Ученые создали «живые» искусственные мышцы для гуманоидных роботов: они играют на пианино и двигают глазами

Мышечная система человека решает две разные механические задачи. Крупные мышцы спины и ног рассчитаны на создание большой тяги и подъем тяжестей. В свою очередь, мелкие скелетные мышцы —...

Скорость света была втрое выше, а гравитация — в 27 раз сильнее: как новая модель Вселенной прошла проверку Большим взрывом

Согласно стандартной космологической модели, которую в физике называют Лямбда-CDM, привычное нам вещество — звезды, планеты, межзвездный газ и мы сами — составляет лишь около...

Angelears Celest × CVJ Iris — красивые снаружи и добрые внутри — обзор динамических внутриканальных наушников

Сегодня на обзоре новая модель внутриканальных наушников Iris от коллаборации сразу нескольких брендов — Angelears, Celest и CVJ. Новая модель наушников динамическая, это значит,...

Почему вода в Байкале резко пошла вверх после 20 лет засухи: что показала история озера за 343 года

Озеро Байкал в Южной Сибири содержит около пятой части всех мировых запасов жидкой поверхностной пресной воды. Состояние этого водоема и благополучие миллионов людей вокруг него зависят от баланса...

Почему четырёхканальный звук не смог победить стерео

В середине XX века звукозапись переживала стремительную эволюцию. Монофонические системы, передававшие звук по одному каналу, уступили место стереофонии, которая создавала ощущение...

Каков реальный шанс выиграть в лотерею? Математика объясняет, почему миллионы билетов остаются без крупных призов

Лотерейный билет стоит сравнительно недорого, а возможный выигрыш иногда измеряется миллионами. Именно поэтому даже люди, которые редко участвуют в розыгрышах, время от времени покупают билет,...