Идва ли времето на квантовите двигатели?

Бразилски физици за пръв път в историята успяха да създадат квантов двигател, който дава повече мощност от конвенционалния си аналог. Резултатите от експеримента им бяха публикувани в края на март в авторитетното Physical Review и потвърдени от други учени. "Те показват убедително, че квантовата машина се справя по-добре от класическата. Това е изключително важна стъпка напред", коментира Марк Мичисън, физик от Trinity College.

При класическия двигател с вътрешно горене топлинната енергия се превръща в кинетична, като разширяващите се газове задвижват буталата и коляновия вал. Заради триенето обаче голяма част от енергията се губи и ефективността на ДВГ е ниска - от порядъка на 20%

В същността си устройството на Роберто Сера и колегите му от Университета Санту Андре е топлинен двигател, донякъде сходен с двигателя с вътрешно горене. Но вместо топлинното разширяване на газове да задвижва бутала, при него чрез лазер се стимулира електрон в диамантен кристал да прескача между различни енергийни нива, излъчвайки електромагнитни вълни.

Според квантовата механика понякога обектите могат да се окажат в т. нар. суперпозиция (свръхпозиция), при която са в две или повече квантови състояния едновременно. Представете си буталото на автомобила, което е едновременно в горен и долен такт. Тази суперпозиция позволява на електрона да отдели значително повече енергия.

Топлинен квантов двигател. Успешните експерименти с него в Бразилия и САЩ са голяма стъпка напред за науката, но засега нямат отношение към практическото приложение в области като транспорта

Не разчитайте обаче скоро подобно нещо да се озове под капака на колата ви. Учените още не са наясно с ефективността на квантовия си двигател, и освен това предупреждават, че ефектът се проявява най-добре при леки натоварвания.
Екипът на Сера обаче има друг трик, който би заинтригувал автомобилната и авиационната индустрии. Те предлагат да се използва квантов ефект, за да се намали триенето, което при класическите двигатели с вътрешно горене поглъща голяма част от енергията и снижава много ефективността им.

На практика тази квантова "смазка" представлява облак от охладени литиеви атоми, които се разширяват и свиват горе-долу по начина, по който се движат буталата в двигателя с вътрешно горене. Като контролират скоростите на разширение и свиване, учените могат да намалят силите на триене драстично и на практика да удвоят ефективността на двигателя. Сходен резултат дава и друг експеримент, при който въглеродните ядра в молекули хлороформ се подлагат на променящо се магнитно поле.