Квантовый холодильник возможен!

Совершенно новая концепция охлаждения изобретена в Венском техническом университете (TU Wien) в сотрудничестве со Свободным университетом Берлина (FU Berlin), Наньянским технологическим университетом Сингапура и Лиссабонским университетом (Португалия). Объединив термодинамику и квантовую физику, исследователи показали, что квантовые эффекты возможно использовать для дальнейшего охлаждения облака ультрахолодных атомов — конденсата Бозе-Эйнштейна (КБЭ).

С помощью техники, описанной в научном журнале Physical Review X-Quantum, можно ещё немного ближе подойти к абсолютному нулю. Предстоит проделать большую работу, прежде чем новую концепцию охлаждения можно будет превратить в действующий квантовый холодильник, но предварительные компьютерные симуляции уже показали, что это в принципе возможно.

Суть идеи заключается в том, что КБЭ делят на три части, изначально имеющие одинаковую температуру. «Вы можете добиться того, чтобы часть в середине действовала, если так можно сказать, подобно поршню, и позволяла передавать тепловую энергию с одной стороны на другую, — поясняет профессор Маркус Хубер (Marcus Huber) из TU Wien. — В результате одна из трёх подсистем охлаждается».

Энергия состояния, в котором КБЭ находится сначала, очень низкая, но не минимально возможная. Некоторые кванты энергии всё же присутствуют и могут изменяться от одной подсистемы к другой. Эти, так называемые «возбуждения квантового поля» и выполняют функцию хладоагента.

Пока что квантовый холодильник остаётся только теоретической концепцией, но в планах авторов уже значатся новые эксперименты. «Теперь, когда мы знаем, что идея в основном работоспособна, мы попытаемся реализовать её в лаборатории, — говорит Жоао Сабино (Joao Sabino ) из TU Wien. — Мы надеемся добиться успеха в ближайшем будущем».

Это должно стать впечатляющим шагом вперёд в криогенной физике — ведь независимо от того, какие другие методы использовались для достижения чрезвычайно низких температур, всегда можно будет добавить новый квантовый холодильник и сделать часть сверхохлаждённой системы еще холодней.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365