Croquis montrant le cycle du moteur quantique réalisé avec un centre à lacunes d'azote (NV). La sphère supérieure (orange) dans chaque image indique l'état du centre NV au début de chaque cycle, qui est soit classique (à gauche) soit quantique (à droite), selon que l'état initial est cohérent quantique. Pendant la course de travail (flèche jaune) le centre NV perd de l'énergie, indiqué par ΔzΔz. L'énergie perdue est puisée dans le centre NV en tant que travail. Une impulsion micro-onde verte (flèche verte) est ensuite appliquée au centre, le reliant à deux thermes, une action qui restaure l'état initial. Le cycle recommence alors. Crédit :APS/Alan Stonebraker
Une équipe internationale de chercheurs a mesuré pour la première fois une augmentation de la puissance quantique dans un moteur de boost quantique. Dans leur article publié dans la revue Lettres d'examen physique , le groupe décrit leurs expériences avec les moteurs de boost quantique et ce qu'ils ont appris.
Les physiciens étudient les moteurs thermiques quantiques depuis de nombreuses années - ils fonctionnent de manière similaire aux moteurs thermiques classiques, mais leur "fluide de travail, " qui se comporte d'une manière qui rappelle la vapeur d'une machine à vapeur, peut être dans une superposition cohérente. Cela a conduit de nombreuses personnes dans le domaine à se demander si les moteurs quantiques pourraient réellement être plus performants que les moteurs classiques que nous voyons chaque jour autour de nous. Il y a tout juste quatre ans, une équipe de l'Université hébraïque de Jérusalem a affirmé avoir trouvé la réponse, rapportant une théorie suggérant que les moteurs quantiques pourraient, En effet, être plus efficace que les moteurs classiques. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont mené des expériences montrant que la théorie était correcte.
Dans leurs expériences, les chercheurs ont construit un moteur thermique quantique en commençant par une lacune d'azote (NV) au centre d'un diamant - ils ont suggéré que ses deux niveaux d'énergie les plus bas représentaient les deux niveaux d'un qubit, et dans ce cas, servi de fluide de travail. Le rôle des deux thermes était joué par des niveaux d'énergie plus élevés. Les chercheurs ont placé leur NV dans un champ magnétique, ce qui a entraîné une inversion des niveaux d'énergie, représentant l'état initial du moteur. Un coup de travail a été déclenché en tirant une impulsion de micro-ondes au NV, ce qui a forcé le qubit à tourner à un angle réglable. La rotation du qubit a réduit la quantité d'énergie au centre du NV, que l'équipe a extrait. Les chercheurs ont ensuite tiré un laser vert sur le NV, forcer les niveaux de qubit à se coupler avec les thermes, ce qui a fait revenir les centres à leur état de départ. Les chercheurs ont répété l'expérience 100, 000 fois, changer les temps de cycle. Ils rapportent que pour les petits angles de rotation de qubit, la puissance de sortie était beaucoup plus élevée que pour le même type de moteur sans cohérence, démontrant que leur moteur était plus efficace qu'un moteur classique.
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