Schizzo che mostra il ciclo del motore quantistico realizzato con un centro di azoto vacante (NV). La sfera superiore (arancione) in ogni immagine indica lo stato del centro NV all'inizio di ogni ciclo, che è classico (a sinistra) o quantistico (a destra), a seconda che lo stato iniziale sia quantisticamente coerente. Durante la corsa di lavoro (freccia gialla) il centro NV perde energia, indicato da ΔzΔz. L'energia persa viene prelevata dal centro NV come lavoro. Un impulso a microonde verde (freccia verde) viene quindi applicato al centro, collegandolo a due terme, un'azione che ripristina lo stato iniziale. Il ciclo quindi ricomincia. Credito:APS/Alan Stonebraker
Un team internazionale di ricercatori ha misurato per la prima volta un aumento di potenza quantistica in un motore boost quantistico. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , il gruppo delinea i loro esperimenti con i motori a spinta quantica e ciò che hanno appreso.
I fisici hanno studiato i motori termici quantistici per molti anni:funzionano in modo simile ai motori termici classici, ma il loro "fluido di lavoro, " che si comporta in modi che ricordano il vapore in una macchina a vapore, può trovarsi in una sovrapposizione coerente. Ciò ha portato molti sul campo a chiedersi se i motori quantistici potrebbero effettivamente funzionare meglio dei motori classici che vediamo intorno a noi ogni giorno. Solo quattro anni fa, un team dell'Università Ebraica di Gerusalemme ha affermato di aver trovato la risposta, riportando una teoria che suggeriva che i motori quantistici potrebbero, infatti, essere più efficiente dei motori classici. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno condotto esperimenti dimostrando che la teoria era corretta.
Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno costruito un motore termico quantistico partendo da una vacanza di azoto (NV) al centro di un diamante:hanno suggerito che i suoi due livelli energetici più bassi rappresentassero i due livelli di un qubit, e in questo caso, servito come fluido di lavoro. Il ruolo di due bagni termali è stato giocato da livelli energetici più elevati. I ricercatori hanno posizionato il loro NV in un campo magnetico, che ha comportato un'inversione dei livelli energetici, che rappresenta lo stato iniziale del motore. È stato istigato un colpo di lavoro sparando un impulso a microonde al NV, che ha costretto il qubit a ruotare con un angolo regolabile. La rotazione del qubit ha ridotto la quantità di energia al centro del NV, che la squadra ha estratto. I ricercatori hanno poi sparato un laser verde al NV, costringendo i livelli di qubit ad accoppiarsi con i bagni termali, che ha fatto tornare i centri allo stato iniziale. I ricercatori hanno ripetuto l'esperimento 100, 000 volte, modifica dei tempi di ciclo. Riferiscono che per piccoli angoli di rotazione di qubit, la potenza era molto più alta rispetto allo stesso tipo di motore senza coerenza, a dimostrazione del fatto che il loro motore era più efficiente di un motore classico.
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