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

  • 习近平在北京考察科技创新工作

  • 从地方两会看开局之年谋篇布局

独家策划

推荐阅读
近日,市场监管总局(国家标准委)批准发布《中医体质分类与判定》推荐性国家标准。
2026-02-10 09:44
聚集相关企业300余家,机器人产业链规模超百亿元……北京亦庄,为何扎堆这么多机器人企业?
2026-02-10 09:42
“十四五”时期,我国全社会研发经费投入年均增长10%,研发经费投入强度提高0.44个百分点。
2026-02-10 09:41
日前,我科研团队在国际学术期刊《科学》发表论文《多尺度泛基因组图谱赋能混合倍性甘蔗的基因组解析》,为甘蔗高产优质育种提供了全新“基因资源地图”与核心分析工具。
2026-02-10 09:34
日前,南海区域海-气双向耦合智能大模型“飞鱼-1.0”在广东广州正式发布。“
2026-02-10 09:33
蓝天、绿林、碧水、清波……冬日的广东东莞松山湖科学城,温暖、惬意。
2026-02-09 10:00
这声呼唤,穿越漫长岁月,凝结着人类对这位地球近邻永恒的好奇与梦想。而今,随着新一轮探月热潮在全球兴起,这句“去月球”已不再仅仅是浪漫的诗意表达,更成为科技前沿竞相追逐、国家实力与创新精神交汇的生动实践。
2026-02-09 09:57
特种机器人技术与数智系统创新团队成员张平点击一键启动指令后,雷达驱动、定位算法、规划与控制算法等模块被加载。在系统支持下,无人机能够精准定位、自主导航与实时避障,像一位不知疲倦的巡检员。
2026-02-09 09:53
深耕西南高原山区二十余载,于富强与真菌为伴,在种质资源保护与产业富民之间架起桥梁,把论文写进泥土中,把科研做进农户的大棚里。3年间,于富强往返昆明与水城数十趟,硬是帮着水城从零起步,建成了食用菌研究所、日产50万袋的菌种厂和鲜菇冷链物流集散中心。
2026-02-09 09:53
研究团队将这一环境效应与黑洞双星轨道偏心率的演化同时纳入统一模型,并将理论预测与北美纳赫兹引力波天文台合作组15年的观测数据进行对比分析。陈一帆表示,尽管当前的不确定性仍然较大,但该研究已经表明,引力波观测开始携带关于星系中心环境的可测信息。
2026-02-09 09:53
近日,国家管网集团西部管道公司成功完成所辖新疆段天然气、原油、成品油管道输送全生命周期碳足迹核算,获得中国质量认证中心颁发的“产品碳足迹证书”。
2026-02-06 09:18
近日,中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜分子设计育种创新团队研发出新型植物基因研究工具——对目标DNA序列的邻近空间蛋白标记系统。
2026-02-06 09:38
因为像了解自己的孩子一样了解黑土地,韩晓增有个外号——“黑土地的营养搭配师”。他带领团队精心配制出一套营养搭配的“秘方”。
2026-02-06 09:33
蚊种与病毒之间存在高度匹配关系。1901年,公共卫生与热带医学领域先驱沃尔特·里德证明,蚊子是传播黄热病的元凶。科学界传统观点认为,病毒以颗粒形式在蚊子体内传播,却始终不知道真正的“病毒受体”是什么。
2026-02-06 09:31
科技创新和产业创新的深度融合,不仅是构建现代化产业体系的战略举措,更是贯彻新发展理念、推动高质量发展、加快构建新发展格局的重要抓手。
2026-02-06 09:13
2025年我国人均粮食占有量达到508.9公斤,远超国际公认的400公斤的安全线,粮食等重要农产品供给丰富、市场平稳、储备充足。
2026-02-05 10:15
一代代南来北往的科研“候鸟”安心在三亚当起了“留鸟”,南繁热土上,他们用坚守加速农业科研进程,守护着国家粮食安全的希望。
2026-02-05 10:06
工业和信息化部等八部门近日联合印发《汽车数据出境安全指引(2026版)》,推动建立高效便利安全的汽车数据跨境流动机制,提升汽车数据出境便利化水平。
2026-02-05 10:03
月球表面的年龄是揭示其演化奥秘的基础。对于月球上未采样的区域,科学家主要依靠统计撞击坑的密度来估算年龄:区域越古老,撞击坑通常越密集。
2026-02-06 09:14
近日,内蒙古大学化学化工学院刘健教授、王艳琴副教授团队在节能制绿氢联产高附加值化学品领域取得重大突破,在《自然》子刊发表研究成果。
2026-02-05 10:01
加载更多