🔘 مکانیک کوانتومی در مقیاس اتمی بر قانون دوم ترمودینامیک چیره می‌شود

🔘 مکانیک کوانتومی در مقیاس اتمی بر قانون دوم ترمودینامیک چیره می‌شود

🌌 موتور کوانتومی دو-نوسان‌گر. اعتبار: Science Advances (۲۰۲۵). DOI: 10.1126/sciadv.adw8462

♻️ دانشمندان دانشگاه اشتوتگارت کشف کردند که موتورهای کوانتومی ریز با استفاده از همبستگی‌های کوانتومی می‌توانند بازدهی فراتر از حد سنتی کارنو داشته باشند، که درک فیزیک اتمی را عمیق‌تر کرده و راه را برای فناوری‌هایی مانند نانوربات‌ها باز می‌کند.

https://t.me/keyhan_on1/14737?single

♻️: Stuttgart University scientists found that tiny quantum engines using quantum correlations can exceed the traditional Carnot efficiency limit, deepening atomic-scale physics understanding and opening paths for technologies like nanorobots.

¹★ دو فیزیکدان از دانشگاه اشتوتگارت ثابت کرده‌اند که اصل کارنو - یکی از قوانین مرکزی ترمودینامیک - برای اجرام در مقیاس اتمی که ویژگی‌های فیزیکی آنها به هم مرتبط است (اجرام همبسته) اعمال نمی‌شود. این کشف می‌تواند برای مثال، توسعه موتورهای کوانتومی ریز و بهینه از نظر انرژی را پیش ببرد. این استنتاج در مجله Science Advances منتشر شده است.

²★ موتورهای احتراق داخلی و توربین‌های بخار، موتورهای حرارتی هستند: آنها انرژی حرارتی را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کنند - یا به عبارت دیگر، گرما را به حرکت. در سال‌های اخیر، آزمایش‌های مکانیک کوانتومی موفق شده‌اند اندازه موتورهای حرارتی را تا محدوده میکروسکوپی کاهش دهند.

³★ پروفسور اریک لوتس از مؤسسه فیزیک نظری I در دانشگاه اشتوتگارت می‌گوید: «موتورهای ریز، به کوچکی یک اتم منفرد، می‌توانند در آینده به واقعیت تبدیل شوند. اکنون همچنین آشکار شده که این موتورها می‌توانند به بازده حداکثری بالاتری نسبت به موتورهای حرارتی بزرگ‌تر دست یابند.»

⁴★ پروفسور لوتس و دکتر میلتون آگیلار، پژوهشگر پسادکتری در مؤسسه فیزیک نظری I، در مقاله خود دلایل این امر را توضیح می‌دهند. در این مصاحبه، این دو دانشمند یافته خود را خلاصه می‌کنند.

✨ دقیقاً چه چیزی کشف کردید؟

⁵★ تقریباً دقیقاً ۲۰۰ سال پیش، فیزیکدان فرانسوی سادی کارنو، بازده حداکثر موتورهای حرارتی را تعیین کرد. اصل کارنو - قانون دوم ترمودینامیک - برای اجرام بزرگ و ماکروسکوپی توسعه یافت. این اصل برای مثال در مورد توربین‌های بخار اعمال می‌شود. با این حال، ما اکنون توانسته‌ایم ثابت کنیم که اصل کارنو باید برای توصیف اجرام در مقیاس اتمی - برای مثال، موتورهای مولکولی strongly همبسته - گسترش یابد.

✨ چرا اینطور است؟

⁶★ کارنو نشان داد که اختلاف دما influence تعیین‌کننده‌ای دارد: هر چه تفاوت بین گرم و سرد greater باشد، بازده حداکثر possible یک موتور حرارتی higher است. با این حال، اصل کارنو influence به اصطلاح همبستگی‌های کوانتومی را نادیده می‌گیرد. اینها پیوندهای ویژه‌ای هستند که بین ذرات در مقیاس بسیار کوچک تشکیل می‌شوند.

⁷★ برای اولین بار، ما قوانین تعمیم‌یافته ترمودینامیک را استنتاج کرده‌ایم که fully این همبستگی‌ها را account می‌کنند. نتایج ما نشان می‌دهد که ماشین‌های حرارتی operating در مقیاس اتمی می‌توانند نه تنها گرما، بلکه همبستگی‌ها را نیز به کار تبدیل کنند. در نتیجه، آنها می‌توانند کار more تولید کنند - و بازده یک موتور کوانتومی می‌تواند از حد سنتی کارنو surpass کند.

✨ پژوهش بنیادی شما چه چشم‌اندازهایی را می‌گشاید؟

⁸★ کار ما دانش ما را از جهان در سطح اتمی عمیق‌تر می‌کند. هر چه better قوانین فیزیکی را که در این ابعاد apply می‌کنند، درک کنیم، sooner خواهیم توانست از آنها برای توسعه فناوری‌های فردا - مانند موتورهای کوانتومی ریز و highly کارآمد که می‌توانند وظایف را در مقیاس نانو precisely انجام دهند - استفاده کنیم. شاید روزی چنین موتورهایی نانوربات‌های پزشکی را نیرودهی کنند یا ماشین‌هایی را که مواد را در سطح اتمی پردازش می‌کنند، control کنند؟ پتانسیل enormously متنوع است.

منبعphys.org

https://phys.org/news/2025-10-quantum...


♻️ مکانیک کوانتومی در مقیاس اتمی بر قانون دوم ترمودینامیک چیره می‌شود

₁★ دانشمندان دانشگاه اشتوتگارت کشف کردند که اصل کارنو، که بازده موتورهای حرارتی را محدود می‌کند، در مقیاس اتمی برای ذرات همبسته کوانتومی صدق نمی‌کند. 

₂★ آن‌ها نشان دادند که موتورهای کوانتومی ریز می‌توانند با استفاده از همبستگی‌های کوانتومی، گرما و پیوندهای ذرات را به کار تبدیل کنند.

₃★ این موتورها می‌توانند بازدهی بالاتر از حد سنتی کارنو داشته باشند، برخلاف موتورهای حرارتی بزرگ‌تر.
 
₄★ این یافته‌ها درک ما از فیزیک در مقیاس اتمی را عمیق‌تر کرده و راه را برای فناوری‌های جدید باز می‌کند.

₅★ موتورهای کوانتومی می‌توانند در آینده نانوربات‌های پزشکی یا ماشین‌های پردازش مواد در سطح اتمی را نیرو دهند. 

₆★ این پژوهش، منتشرشده در Science Advances، پتانسیل عظیمی برای توسعه فناوری‌های پیشرفته مانند حسگرهای کوانتومی دارد. 

 
خلاصه ۶ بندی فارسی در کامنت

A 6-paragraph English summary in the comment

🆔@keyhan_on1🔭


#مکانیک_کوانتومی
#اصل_کارنو
#موتور_کوانتومی
#همبستگی_کوانتومی
#ترمودینامیک
#نانوربات
#QuantumMechanics
#CarnotPrinciple
#QuantumEngine
#QuantumCorrelation