量子百科
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全球第一款量子发动机问世

 

   [阿根廷《21世纪趋势》周刊网站2009年6月13日报道]:

 

    德国专家设计出世界上第一款量子发动机(记者亚伊萨马丁内斯)

    德国奥格斯堡大学的理论物理研究小组在传统旋转式发动机基础上设计出一种仅由两个原子组成的量子发动机。

               

 

       研究者在《科学》杂志上解释说,这种发动机的结构是用一个激光圈来承载两个超低温原子。科学家称,这种发动机现在就可以投入生产。


  从表面上看,传统旋转式发动机是通过电磁反应将电能转化为机械能的装置。这种发动机主要由定子(即充当机械支撑的固定部分)和转子两部分组成。


  奥格斯堡大学的阿列克谢波诺马廖夫等人决定研制一种与旋转式发动机类似的量子机械发动机。

    这种发动机由一系列成圈状排列的激光点组成。两个温度超低的原子被锁在这些激光点中间。

 
  利用光子锁住超低温原子是一种广为人知的技术,例如根据原子振动频率运行的原子钟利用的就是这种技术。但目前为止,还没有人想过把这种原理用于制作机械装置。


  科研人员称,两个被激光锁住的超低温原子各不相同。第一个被科学家命名为“承载体”的原子会失去一个电子,从而带上电,成为电流“承载体”。第二个原子不带电,充当量子“起动器”的角色。


  在传统的电力发动机中,推动机器运转的是电能。而在量子发动机中,科学家设想在原子和激光组成的体系中加入一个垂直于激光环所在平面的磁场,以此推动发动机开始运转。


  上述磁场首先带动“承载体”原子运动。从量子角度看,该原子的运动应该被视作一种波动,即其在运动过程中所处的位置具有不确定性。


  要让“承载体”原子运动起来,除磁场外,还需要“起动器”原子。在没有电力的情况下,“起动器”原子能够破坏能量波的对称性,从而避免“承载体”原子的运动被磁场产生的波抵消,就像用力推着“承载体”原子运动。


  最后,为了让发动机维持运行,需要让磁场按照一定的规律不断变化。


  虽然目前尚无法确定如此微小的量子发动机的用武之地,但它的出现在物理理论和实验方面具有重要意义。
 

[译自: PRL 102, 230601 (2009) PHYSICAL REVIEW LETTERS, 12 JUNE 2009]