Международная исследовательская группа достигла невероятного прорыва: она построила работающий квантовый двигатель. Вместо топлива или электричества учёные полагались на квантово-механическое явление, основанное на энергетическом дисбалансе между конкретными частицами квантового мира: фермионами и бозонами.
Два класса частиц имеют разные свойства. Бозоны предпочитают накапливаться и вместе занимать состояние с наименьшей энергией, а фермионы избегают друг друга и занимают всё более высокие энергетические уровни. Исследовательская группа использует именно эту разницу в энергии между двумя семействами частиц. Они превращают фермионы в бозоны. Это высвобождает энергию.
Процесс аналогичен тому, как работает двигатель внутреннего сгорания, но при этом не используется ни топливо, ни тепло.
Учёные объединили фермионы в пары – это привело к созданию бозонов. Таким образом, они создали квантово-механическую альтернативу воспламенению топлива, которую можно использовать для работы квантового двигателя.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, эффективность этого квантового двигателя "довольно высока (25%), и эксперты уверены, что в будущем её ещё более оптимизируют".
Но для чего на самом деле пригоден столь эффективный квантовый двигатель? Учёные пока далеки от конкретного применения такой технологии, поскольку она работает только в особых условиях испытаний. Однако они рассчитывают на использование новых разработок в физике твёрдого тела, например, в сверхпроводниках, где фермионные электроны проводят ток без потерь.
По мнению исследователей, это открытие поможет лучше понять природу крошечных частиц в свете известных нам законов термодинамики.