点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:研究展示量子热机优越性
首页> 科普频道> 图文 > 正文

研究展示量子热机优越性

来源:中国科学报2022-03-14 09:32

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  中国科学技术大学杜江峰院士、王亚教授等在金刚石氮—空位色心体系构建的量子希拉德热机上,展示了量子关联导致的量子优越性。研究成果日前发表于《物理评论快报》,并被选作“编辑推荐”文章。

  热机在人类社会发展进程和生活中发挥着重要作用,如何提高热机效率一直是热力学的核心科学问题。随着量子技术对单分子、单原子操控技术的发展,热力学与量子技术的交叉有望在微观尺度构建出最小的量子热机,并利用量子特性提高热机效率。迄今为止,人们通常关注量子热机中功介质量子系统本身的量子相干性,认为它是效率提升最为关键的量子资源,但研究显示其作用仍存在争议。

  杜江峰团队与理论合作者湖南师范大学特聘教授任昌亮合作,构建了一个“量子版本”的希拉德热机。量子体系与经典体系的一个重要区别是,对量子态进行测量一般会改变量子态,所以研究人员加入了一个经典版本不存在的操作:用一个单电子自旋量子比特作为环境比特,在制备初始状态的时候使环境比特和工作介质比特之间建立量子关联,从而可以不用直接测量工作介质比特,而是通过测量环境比特来获取工作介质比特的状态信息。根据环境比特的状态对工作介质比特施加受控幺正操作,就可以使工作介质比特总是对外做正功。通过这样一个设计,使得人们可以研究量子关联在量子热机中所起到的作用。

  研究人员基于金刚石氮—空位色心体系,实验实现了量子希拉德热机。实验结果表明,量子导引的存在对于量子希拉德热机的做功发挥着重要作用:存在量子导引的希拉德热机比不存在量子导引的希拉德热机有更大的做功,并且量子导引不等式破坏越大,量子希拉德热机的功提取不等式破坏就越大,也就更加体现出量子热机优越性。反过来,也可以利用做功的大小来区分量子关联的有无。

  这一成果为建立量子信息和量子热力学的桥梁提供了新思路。(桂运安 王敏)

[ 责编:武玥彤 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 宁波舟山港成为全球首个年货物吞吐量超14亿吨大港

  • 古长城“邂逅”冰雪热

独家策划

推荐阅读
8日,中国载人航天工程办公室发布2025年度《中国空间站科学研究与应用进展报告》。
2026-01-09 02:45
日前,生态环境部与国家统计局联合印发《关于发布2023年电力二氧化碳排放因子的公告》,以便于不同主体核算电力消费的二氧化碳排放量。
2026-01-09 02:45
近日,中国农业科学院农产品加工研究所联合国内外科研团队,系统揭示了小麦基因型、灌溉条件、储存方式及制粉工艺影响面团流变特性及产品质量的微观和介观机制。
2026-01-09 02:45
各地要强化标准牵引,结合相关部门人工智能终端智能化分级标准制定和产品智能化等级认定等情况,合理确定补贴品类。
2026-01-09 09:05
从中国机械工业联合会获悉,“十四五”时期是我国环保装备制造行业技术创新爆发期,产业链自主可控率超90%,核心专利数量全球第一,技术装备水平跃升,国际竞争力显著提升,国际市场占有率达23.1%。
2026-01-09 02:55
CES历来是观察前沿技术走向的重要窗口。今年,一个新词被频频提及——“物理人工智能(物理AI,Physical AI)”。
2026-01-08 18:29
从7日在京召开的全国知识产权局局长会议上了解到,根据世界知识产权组织最新发布的《2025年全球创新指数报告》,我国“综合排名进前十、单项排名‘双第一’”。
2026-01-08 02:20
近日,中央农村工作会议在北京召开。会议强调,“加强农业关键核心技术攻关和科技成果高效转化应用,因地制宜发展农业新质生产力”,为做好“三农”工作提供了重要指引。
2026-01-08 02:20
时序轮转一甲子,肇始于一间实验室的中国科技考古,历经六十载深耕求索,终从一片学术荒原,昂首跻身世界学科前沿之列。六十年来,中国科技考古依靠工作者们的汗水、智慧与坚守,写成一段传奇。
2026-01-08 02:20
冰冷坚硬的金属骨架、精确运转的齿轮电机……这,是不是你脑中的“机器人”?其实,还有一种机器人:它们没有坚硬的躯壳,而是以柔软的身体探索世界,它们并不强壮,却不会轻易损坏——这,就是软体机器人。它们像章鱼、蚯蚓、水母等自然界生物一样灵动,能够弯曲、伸展、钻入狭缝,展现出前所未有的环境适应力。
2026-01-08 02:25
近日,工业和信息化部正式公布我国首批L3级有条件自动驾驶车型准入许可,两款分别适配城市拥堵、高速路段的车型将在北京、重庆指定区域开展上路试点。
2026-01-08 02:25
“激光不是自然光,它是人类创造的‘最准的尺’‘最利的刀’,更是能为人类需求精准调光的‘魔法师’。”1月6日,科学家精神百场讲坛在扬州大学开讲,中国科学院院士、天津大学教授姚建铨向现场听众分享了自己60年的科研历程与心得。
2026-01-07 02:30
以前医生判断大脑是否健康,需要进行磁共振检查,这个检查结果用的是西方人群的参考标准。
2026-01-07 02:30
从中国科学院大连化学物理研究所获悉,“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”项目已在中国空间站内开展。神舟二十一号航天员乘组共同在轨操作该项目实验,其中,中国科学院大连化学物理研究所研究员张洪章作为载荷专家发挥了其专业优势。
2026-01-08 02:20
硫化氢气味如臭鸡蛋,在天然气开采、炼油、煤化工中大量产生。它不仅有毒,更是形成酸雨的“元凶”之一。据统计,我国每年待处理的硫化氢约80亿立方米,全球规模更是巨大。如何安全、彻底地处理它,一直是工业界面临的巨大挑战。
2026-01-07 02:30
从生态环境部获悉,日前,南京环境科学研究所秦卫华、李中林、王涛研究团队在《布拉格国家昆虫博物馆馆报》上发表研究成果——西藏吉隆发现猎蝽科猛猎蝽属新物种吉隆猛猎蝽,我国青藏高原生物多样性数据库再添新成员。
2026-01-07 02:30
“人类工程与大自然的完美融合!”不久前,贵州花江峡谷大桥刚刚建成通车便火遍全网,各地游客纷至沓来,只为感受新晋世界第一高桥的壮观雄伟。
2026-01-07 02:30
“一张网”的构建是我国测绘地理信息事业转型升级的生动实践。
2026-01-06 09:53
具身智能作为人工智能与机器人科学交叉的前沿领域,是新一轮产业变革的技术引擎。
2026-01-06 02:45
我国首次航天员洞穴训练日前在重庆市武隆区圆满结束,28名航天员参加了这次训练。
2026-01-06 02:45
加载更多