Qubits as valve：控制量子热机

阿尔托大学的研究人员正在设计纳米级量子热发动机，以探索它们是否能够在功率和效率方面超越传统热力发动机。

在自然物理学杂志上发表的论文中，由Jukka Pekola教授领导的小组提出了一种解决量子系统如何与其宏观环境和自身内部相互作用和交换能量的问题的方法。该小组致力于在他们的研究中以同样的方式处理量子信息和热力学。

“我们在量子系统中实现了一个微型热阀，它由人工原子，超导量子比特组成 - 量子计算和量热发动机的基本构件，”Pekola教授解释道。

在量子计算机中，量子比特必须与嘈杂的外部世界分离以维持脆弱的量子态，在量子热引擎中，系统需要耦合到其耗散的环境，以加热浴。

一个特别令人费解的问题是当将外部热源或“热浴”连接到相干量子系统或量子比特时的热化过程。最终，通过一个接一个地发射光子，在这些系统之间交换热量。

“使用由磁场控制的量子比特作为”阀门“，我们可以阻止或释放通过金属电阻器形成的两个”热浴“之间通过量子比特传递热量的光子流，'Alberto Ronzani博士解释说，该论文的第一作者。

量子热力发动机将热量转化为有用的工作，或者相反，作为冰箱运行。

“我们的工作证明了热阀在某些情况下如何工作。我们的目标是将实验和理论上的努力结合起来，了解量子制冷机和热力发动机的工作原理，但尚未提出非耗散系统和完全耗散系统之间交叉的总体情况。Pekola说，这对未来是一个挑战。

除了Pekola和Ronzani之外，该团队还包括博士生Bayan Karimi和Jorden Senior，Joonas Peltonen博士以及国立台湾大学和中国科学院物理研究所的其他合作者Yu-Cheng Chang和ChiiDong Chen博士。台湾，中华民国，对这项工作的实验性贡献。