Cov kws tshawb fawb tau txhim kho Cov Hluav Taws Xob Hluav Taws Xob Muaj Zog kom paub txog Otto Cycle hauv Lub Ntiaj Teb Quantum

Lub cav qub hloov ib hom zog (xws li cua sov) rau hauv kev ua haujlwm txhua yam. Cov cai no tseem tuaj yeem siv rau lub tshuab micro nrog tsuas yog ib qho cesium atom, yog li txhim kho kev ua haujlwm tau zoo dua? Pab pawg tshawb fawb Technische Universität Kaiserslautern coj los ntawm Physics xibfwb Dr. Arthur Widla tau muab pov thawj. Ib qho ntxiv, nrog kev pab los ntawm cov cuab yeej quantum, cov kws tshawb fawb muaj peev xwm khiav cov tshuab ruaj khov, txawm tias qhov kev hloov pauv muaj nyob hauv ntiaj teb quantum.

Cov haujlwm tshawb fawb ntsig txog tam sim no tau tshaj tawm hauv phau ntawv Xov Xwm Xwm Sib Tham (& "; Lub tshuab cua sov cua tshuab cua tshuab los ntawm kev sib tsoo atomic &";).

Cov tshuab hluav taws xob ib txwm ua raws txoj cai ntawm cov ntsuas cua sov. Piv txwv li, thaum roj av tau taws, lub piston hloov lub zog cua sov mus rau lub zog hluav taws xob. Widera' pab pawg tshawb fawb, koom tes nrog xibfwb Eric Lutz ntawm University of Stuttgart, tau hloov cov hauv paus ntsiab lus no mus rau lub ntiaj teb quantum thiab daws cov teeb meem yooj yim ntawm thermodynamics hauv tshuab raj quantum.

Tab sis ua li cas lub tshuab quantum tau tsim ua ntej? Cov kws tshawb fawb tau xaiv cov cuab yeej sim tshwj xeeb. Ua ntej, cov roj ntawm rubidium atoms tau txias rau yuav luag tsis muaj pes tsawg kom txo qis kev hloov pauv cua sov. Lub tshuab me me no yog tsim los ntawm ib leeg cesium atom. Cov roj uas tsav lub tshuab yog lub zog nrawm ntawm rubidium atoms, uas yog hu ua kiv. Thaum cesium thiab rubidium atoms sib tsoo, lawv sib pauv cua sov thiab tig ntawm qib quantum.

Txoj kev tshawb fawb thawj tus kws sau ntawv thiab kws kho mob cov tub ntxhais kawm Jens Nettersheim tau piav qhia tias txoj kev tig rov tuaj yeem hloov pauv hauv ob qho lus qhia, nce lossis nqis. Hauv peb qhov system, qhov no sawv cev rau cua sov. Thiab txias, ua rau muaj cua sov sib txawv. Thaum qhov kev sib hloov pauv sib tsoo tshwm sim, cov lus qhia tig ntawm kev sib tsoo cesium thiab rubidium atoms yuav qaij hauv cov lus qhia rov qab. Ntawm qhov kub qis tshaj uas tau muab los ntawm peb cov kab ke, peb tuaj yeem tswj cov kev taw qhia ntawm kev hloov pauv ntawm txhua qhov kev sib tsoo. Ib qho ntxiv, peb hloov lub piston tsab ntawv tsa suab uas hloov pauv lub zog ntawm lub kaw lus nrog kev hloov pauv sib nqus. Siv cov kev piv txwv no rau kev sib pauv cua sov thiab txav lub piston, cov kws paub txog lub cev tau ua tiav qhov kev paub dhau los Otto ntawm lub ntiaj teb quantum.

Hauv cov txheej txheem, pab pawg tshawb fawb tau kov yeej qhov kev sib tw uas yav tas los tau txiav txim siab tsis tau: cov khoom lossis cov xeev ntawm quantum hais txog feem ntau tsis tuaj yeem txiav txim siab kom meej, Widera piav qhia. Hauv lwm lo lus, peb tuaj yeem ntsuas lawv, tab sis peb tsis tuaj yeem twv ua ntej nrog qhov tseeb ntawm qhov ntsuas ib zaug. Kuv tsuas tuaj yeem txiav txim siab qhov tshwm sim ntawm qhov tshwm sim ntawm cov cuab yeej pom. Nws yog qhov no" tsis meej pem" lossis kev hloov pauv ntawm cov txiaj ntsig ntsuas uas tau txog tam sim no ua rau lub zej zog kev tshawb fawb tsis ntseeg tias lub tshuab cua sov quantum tuaj yeem ntseeg tau muab kev ua haujlwm zoo tas li. Widera tau hais tias kuv xav kom txiav txim siab hauv paus tawm qhov ua tau ntawm lub cav hloov pauv rov qab los thiab tswj tsis tau ntawm cov qib sib txawv.

Hauv kev sib pauv kev sib tsoo, kev hloov pauv tshwm sim, tab sis pab pawg tshawb fawb pom tias dhau sijhawm, cov kiv ntawm cesium atoms saturate. Hauv lwm lo lus, lawv yuav nyob hauv lub xeev tom qab lub sijhawm, yog li cov kev hloov pauv tuaj yeem tswj tau. Piv nrog rau" classical" lub cav cua sov, lub atom nce mus rau lub xeev zoo siab dua hauv cov txheej txheem no. Qhov no yog tus yuam sij rau kev ua haujlwm tau zoo ntawm lub tshuab cua sov quantum. Ntxiv rau qhov zoo ntawm kev tshem tawm qhov hloov pauv, cov txheej txheem quantum no tseem tso cai rau peb lub tshuab quantum hloov pauv ntau lub zog hauv ib lub voj voog, uas siab dua li lub peev xwm ntsuas cua sov ntawm lub tshuab quantum uas khiav ntawm ob qhov sib txawv hauv cov tshuab ib txwm muaj.

Quantum heat engine tsim los ntawm cov kws tshawb fawb tso tawm lub zog txuas ntxiv thaum ua haujlwm ruaj khov, thiab kev ua haujlwm tau zoo heev. Widera' pab pawg tshawb fawb, nrog kev txhawb nqa theoretical ntawm xibfwb Lutz, ua tiav coj cov ntsuas cua sov mus rau qib quantum, txuas ntxiv qhib lub qhov rooj rau kev thov ntawm quantum thermodynamics.