作者:RIKEN RIKEN的研究人员已经生产出一种量子纳米器件，它可以同时充当引擎和冰箱
左:马丁·斯坦萨勒/盖蒂；右:lil gracik/Getty RIKEN工程师发明了一种可以同时充当热机和冰箱的多任务纳米机器
该设备是第一批测试量子效应的设备之一，量子效应在最小的尺度上控制着粒子的行为，有一天可能会被用来提高纳米技术的性能
传统的热机和冰箱通过连接两个流体池来工作
压缩一个池会使其流体升温，而快速膨胀的另一个池会使其流体冷却
如果这些操作在一个周期性的循环中完成，水池将交换能量，系统可以用作热力发动机或冰箱
RIKEN高级设备实验室的小野圭吾说，不可能建立一台同时完成这两项任务的大规模机器——工程师们也不想这样做
“将传统的热力发动机和冰箱结合起来会使它成为一台完全无用的机器，”他说
“它不知道该怎么办
" 但是当你把事情缩小时，事情就不一样了
物理学家一直在开发越来越小的设备，有时是基于单个原子
在这些微小的尺度上，他们必须解释量子理论——一套奇怪的定律，比如说，一个电子可以同时存在于两个地方，或者具有两种不同的能量
物理学家正在开发新的理论框架和实验，试图弄清楚这样的系统将如何运行
量子版本的热机使用晶体管中的一个电子
电子有两种可能的能态
该团队可以通过施加电场和微波来增加或减少这些能量状态之间的差距
领导该实验的小野说:“这可以类似于流体在腔室中的周期性膨胀-压缩操作。”
当电子从高能级进入低能级时，该装置也发射微波
通过监测上层能级是否被占据，研究小组首先证明了纳米器件既可以作为热机，也可以作为冰箱
但是后来他们展示了一些更奇怪的东西——纳米机器可以同时充当两者，这是一种纯粹的量子效应
研究人员通过观察高能级的占用率证实了这一点，高能级的占用率结合在一起形成了一种特有的干扰模式
小野说:“实验干扰模式和理论预测几乎完全吻合。”
“这可能允许在两种操作模式之间快速切换，”小野解释道
“这种能力有助于将来在这种系统上创造新的应用
"
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