Vědci zkoumají využití kvantového zapletení jako paliva pro motory

Motory běžící se 100% účinností jsou sci-fi, ale nový výzkum z Univerzity v Rochesteru může být krokem k ideálnímu přenosu energie v systému. 

Andrew Jordan, profesor fyziky v Rochesteru, nedávno získal tříletý grant ve výši 1 milionu dolarů od Nadace Templeton na výzkum kvantových motorů. Jde o motory využívající pro provoz se 100% účinností s využitím principů kvantové mechaniky.

Výzkum má probíhat ve Francii a na Washingtonské univerzitě v St. Louis. Může odpovědět na otázky týkající se zákonů termodynamiky v kvantových systémech a přispět k vytvoření technologií pro účinnější motory a kvantové počítače. Vědci už popsali koncept kvantových motorů, ale teorie nebyla nikdy prokázána experimentálně.

Související

Martin Pokorný

Toto bude nejvýkonnější superpočítač v České…

Radek Chlup

Podle amerického astronoma je 50procentní šance, že…

V mikroskopickém kvantovém světě vykazují částice jedinečné vlastnosti, které se ale neshodují s klasickými fyzikálními zákony. Jordan a jeho kolegové proto použijí supravodivé obvody k experimentům, které lze provádět v realistickém kvantovém systému. Pomocí těchto pokusů budou studovat, jak fungují zákony energie, práce, účinnosti, tepla a entropie na kvantové úrovni. 

Kvantové motory mohou pracovat v mikroskopickém prostředí pro velmi malé energetické úlohy, jako je pohyb kolem atomu nebo nabíjení miniaturního obvodu. Zde mohou být důležitými komponentami pro kvantové počítače. Tento typ motoru ale nelze použít k pohonu automobilu; výkon v motoru pro kvantové měření se měří v jednotkách picowattů. Přitom žárovka má výkon asi 60 wattů. Mezi tak malými motory a potřebami člověka zeje propast.

Jedním ze způsobů, jak vyrobit kvantové motory pro reálné použití, může být podle Jordana tzv. „masivní paralelizace.“ Každé zařízení vydává nepatrné množství energie, ale pokud budou miliardy z nich spolupracovat, bude možné vytvořit základ makroskopického motoru.

Jordan se svým týmem také prozkoumá možnosti extrahovat práci ze systému pomocí zapletení jako paliva. V zapletení, jedné ze základních koncepcí kvantové fyziky, jsou vlastnosti jedné částice propojeny s vlastnostmi jiné, i když částice dělí velká vzdálenost. Využití zapletení jako paliva je revoluční myšlenkou: například polovina motoru by mohla být v New Yorku, druhá polovina v Kalifornii.

Energii by nedržela ani jedna z nich, přesto by ji obě části mohly sdílet pro efektivní pohon. Jordan věří, že s týmem prokáže možnost sestrojit dokonale efektivní motor, u kterého by došlo k ideálnímu přenosu energie z měřícího přístroje do kvantového systému.