【世界上最小的冰箱】

江南布衣

【世界上最小的冰箱】

 

 

 

 

一個三量子位冰箱：但你在哪裡放啤酒嗎？

對大多數人來說是一個冰箱的冷凍櫃全部食品和飲料 -

 

 但現在一組研究人員在英國已經表明，它是有可能建立一個冰箱只使用兩個量子粒子（甚至只有一個），以便冷卻另一量子粒子。

 

他們認為，這種裝置可以利用納米技術和版本甚至可能存在於自然界中。

 

物理學家們已經建造冰箱只使用少數幾個原子構成的。

 

然而，這樣做，他們使用了外部能量的來源，如激光束，來驅動冷卻。

 

這相當於發生了什麼家用冰箱內的電動馬達驅動的 - 無論是調校的基本要求，反映了熱力學第二定律，能量是需要傳遞熱量從冷到熱的身體。

 

採取的辦法是由數學家和物理學家諾亞林登三都波佩斯庫和保羅 Skrzypczyk的布里斯托大學是不同的。

 

而不是試圖找到一種可行的方式建立一個微觀冰箱，而不是他們的目的是如何工作的小冰箱，可在理論上。

 

他們這樣做是通過展示如何刪除宏觀外部能源來源，而使用三熱浴，而不是兩個。

 

正如波佩斯庫解釋說，國內冰箱可以被視作兩個熱浴（一冷一暖的內部和外部），加上一個發動機，但它也可以說是在三個方面熱浴，以第三，在熱水澡，正用於電廠產生的電力。

 

 

冰鮮量子比特

在布里斯托爾的設計有三個品種，其中包括三個量子比特，或量子，粒子，能夠只存在兩種可能的狀態。

 

其中兩個量子比特的形式冰箱而第三個項目是要冷卻。

 

研究人員設置的制度，使合併後的能量激發態的粒子之一，從冰箱和量子比特被冷卻，量子比特說一，三，等於該激發態的量子比特的兩個。

 

 1表示一個量子位的激發態和基態 0，這意味著該系統的國家 101和010具有相同的能量。

 

量子力學支配，如果所有的粒子都在相同的溫度，這些系統的國家將有一個平等的概率存在，換言之，系統會不斷倒裝的一個國家和其他，支出等量的時間在這兩個。

 

冷卻量子比特數三，然而，這意味著拖下來從狀態 1到狀態 0，或者，換句話說，偏置系統，使其花更多的時間在010比它在101。

 

對此，研究人員說，可以通過把量子比特一接觸一個熱水澡，而量子比特二是在接觸了不溫不火浴和量子比特三是接觸寒冷的。

 

這樣，量子比特的人會被迫在其存在較高的能量，即在國家一，這使系統進入 101。

 

該系統就會更容易地從 101到010翻轉不是相反，從而冷卻第三量子比特的溫度低於洗澡。

 

另外兩個冰箱設計更小，雖然有點更難以概念化。

 

其中涉及到粒子和qutrit，一個量子粒子，可以只存在三種可能的狀態。

 

規模較小的仍然是第三種可能性 -

 

一個 qutrit自身。

 

這依賴於 quitrit的三個州有不同的空間分佈，這意味著它們在原則上可以在三個不同的接觸熱浴。

 

 “我們相信這是最小的系統，可稱為一台冰箱，說：”林登。

 

 

實際應用

儘管他們的工作純粹是理論，研究人員認為，根據第一次冰箱的設計其實可以建成不會有太大困難 -

 

也許通過使用三種不同的離子舉行的電磁場。

 

他們說，這種冰箱可部分用於冷卻設備，如納米技術在未來的量子計算機，他們推測這種性質也可能利用這種技術。

 

冷卻酶，例如，將減少的速度，某些化學反應發生，因此，調節身體內部發生的過程。

 

在布里斯托爾小組發現，他們的冰箱可以冷卻任意接近絕對零度，但不知道是否會比宏觀效率較低的設備，換句話說約束是否有只使用一個非常有限的數量將會把他們的量子態設計中處於劣勢。

 

但是，這不是他們所發現的。

 

當他們在另一篇論文中報告尚未公佈在雜誌（arXiv：1009.0865），他們的量子器件可以達到卡諾效率 - 最大可能效率的熱機。

 

 

隔離是一個問題

君特的馬勒認為，斯圖加特大學工作的研究人員應該布里斯托爾刺激“進一步的討論和調查”。

 

他形容它作為一個有趣的理論研究，而是一塊多麼容易的問題可以轉化為工作裝置。

 

他特別指出，不同的浴缸就必須保持隔離，以避免不必要的漏熱。

 

“據我們所知這需要空間分離，”

 

他說，“這是相當反為未來的本地化生產納米器件。”

 

這項研究是描述 物理。牧師快報。 105 130401。

 

 

關於作者

埃德溫 Cartlidge是一個總部設在羅馬的科普作家

 

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/43921