湖北日?qǐng)?bào)訊（記者文俊、通訊員張建奇、楊婷婷）近日，中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院（簡(jiǎn)稱：精密測(cè)量院）與日本理化學(xué)研究所等合作，利用超冷離子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了國(guó)際上首個(gè)非厄米量子熱機(jī)實(shí)驗(yàn)。該研究成果于10月20日在《自然·通訊》上發(fā)表。

　　精密測(cè)量院馮芒研究團(tuán)隊(duì)首先在單個(gè)超冷40Ca+離子中精巧地設(shè)計(jì)了可控的耗散通道，實(shí)現(xiàn)了包含量子跳躍效應(yīng)的劉維爾奇異點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)演示的奧托熱機(jī)包含絕熱壓縮、等容加熱、絕熱膨脹和等容冷卻等四個(gè)沖程。通過(guò)激光精準(zhǔn)操控離子可以使這四個(gè)沖程分別處于不同的拓?fù)湎?，并組合成不同的熱機(jī)循環(huán)。實(shí)驗(yàn)得出“等容加熱沖程和等容冷卻沖程分別處于嚴(yán)格對(duì)稱相和破缺對(duì)稱相的量子奧拓?zé)釞C(jī)具有最高的熱機(jī)效率”的新結(jié)論，顛覆了 “增加量子相干性便可提升量子熱機(jī)效率” 的主流觀念，對(duì)量子熱機(jī)的研究具有重要意義。

　　熱機(jī)是利用工作物質(zhì)從熱庫(kù)吸熱并對(duì)外輸出可用功的一類機(jī)械，熱機(jī)的發(fā)明導(dǎo)致機(jī)車引擎的出現(xiàn)，使人類進(jìn)入第一次工業(yè)革命，對(duì)人類文明的進(jìn)程曾起到過(guò)巨大的推動(dòng)作用。隨著人類對(duì)微觀世界認(rèn)識(shí)的逐步深入以及量子信息科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)界開(kāi)始探索基于量子工作物質(zhì)的熱機(jī)。該研究的結(jié)論和所展現(xiàn)的技術(shù)具有一定的普適性，可廣泛應(yīng)用于能源、生物、醫(yī)藥和工程等領(lǐng)域，用于開(kāi)發(fā)分子馬達(dá)、納米機(jī)器人和微型智能裝置等。

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