(Phys.org)-Fysiker har visat att supraledande kretsar-kretsar som har noll elektrisk motstånd-kan fungera som kolvliknande mekaniska kvantmotorer. Det nya perspektivet kan hjälpa forskare att designa kvantdatorer och andra enheter med förbättrad effektivitet.

Fysikerna, Kewin Sachtleben, Kahio T. Mazon, och Luis GC Rego vid Federal University of Santa Catarina i Florianópolis, Brasilien, har publicerat ett papper om deras arbete med supraledande qubits i ett nyligen utgåva av Fysiska granskningsbrev.

I deras studie, fysikerna förklarar att supraledande kretsar är funktionellt ekvivalenta med kvantsystem där kvantpartiklar tunnlar i en dubbelkvantbrunn. Dessa brunnar har förmågan att oscillera, vilket innebär att brunnen på brunnen ändras upprepade gånger. När detta händer, systemet beter sig något som en kolv som rör sig upp och ner i en cylinder, som ändrar cylinderns volym. Detta oscillerande beteende gör att arbete kan utföras på systemet. Forskarna visar att, i dubbelkvantbrunnen, en del av detta arbete kommer från kvant koherent dynamik, vilket skapar friktion som minskar arbetsresultatet. Dessa resultat ger en bättre förståelse av sambandet mellan kvant och klassiskt termodynamiskt arbete.

"Skillnaden mellan" klassiskt "termodynamiskt arbete, ansvarig för befolkningsöverföring, och en kvantkomponent, ansvarig för att skapa sammanhang, är ett viktigt resultat, "Berättade Mazon Phys.org . "Skapandet av sammanhang, i tur och ordning, genererar en liknande effekt som friktion, orsakar en inte helt reversibel drift av motorn. I vårt arbete har vi kunnat beräkna reaktionskraften som orsakas på kvantkolvväggen på grund av skapandet av koherenser. I princip kan denna kraft mätas, vilket utgör den experimentella möjligheten att observera framväxten av koherenser under kvantmotorns drift. "

En av de potentiella fördelarna med att se supraledande qubits som kvantmotorer är att det kan tillåta forskare att införliva kvant koherent dynamik i framtida teknik, i synnerhet kvantdatorer. Fysikerna förklarar att ett liknande beteende kan ses i naturen, där kvant koherenser förbättrar effektiviteten i processer som fotosyntes, ljuskänsla, och andra naturliga processer.

"Kvantmaskiner kan ha tillämpningar inom kvantinformation, där kvantkoherensens energi används för att utföra informationsmanipulation i kvantregimen, "Sa Mazon." Det är värt att komma ihåg att även fotosyntes kan beskrivas enligt arbetsprinciperna för en kvantmaskin, så att avslöja mysterierna med kvanttermodynamik kan hjälpa oss att bättre förstå och tolka olika naturliga processer. "

© 2017 Phys.org