Soğuk ortamdan enerji çeken kuantum ısı motoru geliştirildi

Klasik termodinamikte ısının doğal akış yönü, sıcak ortamdan soğuk ortama doğru gerçekleşiyor ve iki sistem termal dengeye ulaşana kadar bu süreç devam ediyor. Enerji santrallerinden soğutma sistemlerine kadar birçok teknolojinin temelini oluşturan bu yaklaşım, kuantum sistemlerinde ortaya çıkarılan yeni bir etkiyle farklı bir boyut kazandı. Qufu Normal Üniversitesi, Hong Kong Üniversitesi ve Palermo Üniversitesi araştırmacılarından oluşan ekip, daha soğuk bir ortamdan enerji çekerek aynı anda hem iş üreten hem de soğutma sağlayan yeni bir kuantum Otto motoru geliştirdi.

BELİRSİZ NEDENSEL SIRA KULLANILDI

Yeni sistemin temelinde, kuantum fiziğinin Belirsiz Nedensel Sıra olarak adlandırılan etkisi bulunuyor. Qufu Normal Üniversitesi araştırmacılarından Zhong-Xiao Man, bu yapının iki farklı olayın belirli bir zaman sırasına bağlı kalmadan süperpozisyon halinde gerçekleşmesine imkân verdiğini belirtiyor. Klasik termodinamikten ayrılan bu durum, kuantum sisteminin termal kanallardaki sıcaklıklar eşit olduğunda dahi zorunlu olarak dengeye ulaşmasını engelliyor. Böylece motor, soğuk rezervuarlardan enerji emerek mekanik iş ve soğutma üretebiliyor.

KUANTUM İŞLEMCİLERDE KULLANILABİLİR

Geliştirilen protokol şimdilik bir konsept kanıtı niteliğinde bulunuyor. Bununla birlikte ısı ve enerjinin klasik yöntemlerden farklı biçimde yönetilmesini sağlayan mimarinin gelecekte kuantum işlemcilerde, yeni nesil çip soğutma sistemlerinde ve yüksek hassasiyetli kuantum sensörlerinde kullanılması öngörülüyor. Araştırmacılar, sistemin özellikle enerji verimliliği ve termal yönetimin kritik olduğu kuantum teknolojilerinde yeni uygulama alanları oluşturabileceğini belirtiyor.

GERÇEKÇİ ÇALIŞMA KOŞULLARI TEST EDİLECEK

Teorik olarak gösterilen sistemin sanayi ölçeğine taşınabilmesi için gerçek çalışma koşullarında doğrulanması gerekiyor. Palermo Üniversitesi araştırmacısı Rosario Lo Franco, gelecekteki çalışmaların idealize edilmiş döngüler yerine tüm aşamaların sonlu sürede gerçekleştiği uygulamalara odaklanacağını ifade ediyor. Pratik sistemlerde işlem hızının enerji verimliliği ve güç çıkışını doğrudan etkilediğine dikkat çekilirken, ölçüm ve kontrol süreçlerinin maliyetlerinin de değerlendirilmesi gerekiyor. Bu aşamaların tamamlanmasının ardından kuantum ısı motorlarının ticari cihazlarda kullanılabilmesi hedefleniyor.