Buzz
Khác với động cơ truyền thống sử dụng năng lượng sinh nhiệt, động cơ này áp dụng một đặc tính đặc trưng của cơ học lượng tử.
Khái niệm "lượng tử" đang ngày càng được nhắc đến nhiều hơn trong các lĩnh vực công nghệ hiện đại, như máy tính lượng tử, ổ cứng lượng tử, và internet lượng tử. Các nhà khoa học tiếp tục khám phá các đặc tính kỳ diệu của lượng tử để tạo ra động cơ mới thay thế động cơ đốt trong.
Dù là công nghệ còn mới, nhưng động cơ này đã có những phiên bản thử nghiệm. Một trong số đó được phát triển năm ngoái bởi các nhà khoa học tại Viện Khoa học Công nghệ Okinawa, sử dụng "bản chất lượng tử của hạt" để thay thế nguồn nhiệt trong động cơ. Mặc dù hiệu suất chỉ đạt 25%, đây vẫn là một bước tiến so với các động cơ truyền thống.
Mới đây, các nhà nghiên cứu từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã phát triển một phương pháp khác để tạo động cơ lượng tử, tận dụng rối lượng tử – một trong những đặc tính nổi bật nhất của cơ học lượng tử. Đây là hiện tượng mà hai hạt lượng tử có thể ở trạng thái chồng chất, liên kết thông tin với nhau, bất kể khoảng cách giữa chúng.
Hãy tưởng tượng bạn và một người bạn có cùng một đôi găng tay, mỗi người cầm một chiếc nhưng không biết chiếc nào. Nếu bạn phát hiện mình đang cầm găng tay trái, bạn sẽ ngay lập tức biết người bạn của mình đang cầm găng tay phải, dù họ ở đâu. Đây là một phép ẩn dụ đơn giản để giải thích hiện tượng rối lượng tử.
Nghiên cứu này sử dụng nguyên tử canxi trong bẫy ion, với động cơ khai thác quá trình nhiệt động lực học khi các hạt chuyển từ trạng thái bình thường sang trạng thái rối lượng tử cao. Kết quả của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Physical Review Letters.
"Một điểm đặc biệt trong nghiên cứu của chúng tôi là việc lần đầu tiên thành công chế tạo động cơ lượng tử dựa trên rối lượng tử", Zhou Fei, đồng tác giả của nghiên cứu, chia sẻ trên tờ South China Morning Post. " Nó đã chứng minh rằng rối lượng tử có thể được sử dụng như một dạng 'nhiên liệu' ."
Khác với động cơ đốt trong truyền thống dựa vào việc đốt cháy nhiên liệu để sinh nhiệt, động cơ lượng tử của các nhà khoa học Trung Quốc sử dụng tia laser để chuyển các hạt vào trạng thái lượng tử, biến ánh sáng thành năng lượng cơ học khi các hạt dao động.
Điều thú vị là quá trình hoạt động của động cơ này tương tự như động cơ 4 thì truyền thống. Đầu tiên, các nguyên tử hấp thụ photon từ tia laser đỏ. Sau đó, chúng giãn nở, liên kết với một tải lượng tử và nén lại để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.
Phương pháp mới không cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng so với các động cơ lượng tử trước đó, nhưng nghiên cứu đã chỉ ra rằng vẫn có thể tạo ra năng lượng hữu ích. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện hơn 10.000 thí nghiệm với ion canxi và phát hiện rằng mức độ rối lượng tử cao hơn mang lại hiệu suất cơ học tốt hơn, nghĩa là cùng một lượng năng lượng đầu vào tạo ra nhiều năng lượng hữu ích hơn.
Giống như máy tính lượng tử, các động cơ này chỉ hoạt động ở nhiệt độ cực thấp, gần bằng không tuyệt đối. Tuy nhiên, nghiên cứu sâu hơn có thể giúp các động cơ và pin này cung cấp năng lượng cho máy tính và mạch lượng tử quy mô lớn. Chỉ thời gian mới có thể cho chúng ta câu trả lời.
Sự ra đời của động cơ lượng tử sử dụng rối lượng tử là một bước tiến quan trọng trong việc áp dụng cơ học lượng tử vào thực tế. Mặc dù vẫn còn nhiều thách thức phía trước, nhưng tiềm năng của công nghệ này rất lớn và có thể sẽ thay đổi cách chúng ta sử dụng và tạo ra năng lượng trong tương lai.
