Chấn động Trung Quốc dùng 'rối lượng tử' để làm nhiên liệu động cơ

Thay vì sử dụng các loại năng lượng sinh nhiệt như động cơ truyền thống, động cơ lượng tử mới của Trung Quốc sử dụng một tính chất đặc trưng của lượng tử đó là rối lượng tử.

02/12/2024 15:47

Các nhà khoa học từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã phát triển một phương pháp để tạo ra động cơ lượng tử khi tận dụng một tính chất kỳ lạ khác của lượng tử: rối lượng tử (entanglement hay vướng víu lượng tử).

Không giống như động cơ đốt trong truyền thống dựa vào quá trình đốt cháy để sinh nhiệt, động cơ lượng tử của các nhà khoa học Trung Quốc dùng tia laser để chuyển đổi các hạt sang trạng thái lượng tử, chuyển đổi ánh sáng thành năng lượng cơ học khi các hạt dao động.

Hiện tượng rối lượng tử (hay vướng víu lượng tử) chuyển đổi ánh sáng thành năng lượng cơ học khi các hạt dao động. Ảnh: Phys.org

Phương pháp mới này không cải thiện hiệu suất chuyển đổi so với loại động cơ lượng tử trước đó, nhưng nghiên cứu đã chứng minh rằng vẫn có thể tạo ra năng lượng hữu ích.

Nhóm nghiên cứu đã phân tích hơn 10.000 thí nghiệm sử dụng các ion canxi và phát hiện ra rằng mức độ vướng lượng tử cao hơn tạo ra hiệu suất cơ học tốt hơn.

Mặc dù hiệu suất chuyển đổi không cải thiện, nhưng hiệu suất cơ học lại cao hơn, có nghĩa là nhiều năng lượng hữu ích hơn được tạo ra với cùng một lượng năng lượng đầu vào.

Giống như máy tính lượng tử, những 'động cơ' được cung cấp năng lượng bởi rối lượng tử này chỉ hoạt động ở nhiệt độ gần bằng không tuyệt đối. Nhưng nghiên cứu sâu hơn có thể giúp các động cơ và pin này có khả năng cung cấp năng lượng cho các máy tính và mạch lượng tử quy mô lớn.

Động cơ lượng tử sử dụng rối lượng tử tại phòng thí nghiệm thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Ảnh: South China Morning Post

Trong khi từ 'lượng tử' ngày càng xuất hiện nhiều hơn trong hầu hết mọi lĩnh vực của công nghệ hiện đại, các nhà khoa học muốn khai thác các tính chất kỳ lạ của cơ học lượng tử, để biến sức mạnh của nó thành một loại động cơ mới thay thế cho loại động cơ đốt trong thông thường.

Năm ngoái các nhà khoa học tại Viện Khoa học Công nghệ Okinawa đã phát triển một loại động cơ lượng tử sử dụng 'bản chất lượng tử của các hạt' để thay thế cho nguồn nhiệt vận hành động cơ. Hiệu suất của động cơ này đạt được 25% - không tốt hơn so với các loại động cơ hiện tại – nhưng cũng không quá tệ nếu so với một loại công nghệ mới phát triển.

Nghiên cứu lần này của các nhà khoa học Trung Quốc sử dụng các nguyên tử canxi trong một bẫy ion, động cơ này khai thác quá trình nhiệt động lực học xảy ra khi các hạt chuyển từ trạng thái ban đầu sang trạng thái rối lượng tử mức độ cao.

Kết quả của nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Physical Review Letters. Nó đã xác minh một cách định lượng rằng các rối lượng tử có thể đóng vai trò như một loại 'nhiên liệu '.