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       一個國際研究小組首次測量了量子助推引擎的量子功率增長。在發(fā)表于《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜志上的論文中，該小組概述了他們在量子助推引擎上的實驗，以及他們的研究成果。

       物理學家多年來一直在研究量子熱機——它們的工作方式類似于傳統(tǒng)的熱力發(fā)動機，但它們的“工作流體”(其行為方式令人想起蒸汽機中的蒸汽)可以是相干疊加的。這使得該領(lǐng)域的許多人想知道量子引擎是否真的比我們每天看到的經(jīng)典引擎更好。

       就在四年前，耶路撒冷希伯來大學的一個團隊聲稱找到了答案，報告了一個理論，認為量子引擎確實比傳統(tǒng)引擎更有效率。在這項新的努力中，研究人員進行了實驗，證明該理論是正確的。

       在他們的實驗中，研究人員從金剛石中心的氮空位(NV)開始構(gòu)建了一個量子熱機——他們認為它的兩個最低能級表示量子比特的兩個級別。在這種情況下，作為工作流體。兩種熱液的作用是由較高的能級發(fā)揮作用。研究人員將他們的NV置于磁場中，導致了能量水平反轉(zhuǎn)，代表了發(fā)動機的初始狀態(tài)。通過在NV處發(fā)射微波脈沖來促使工作行程，這迫使量子比特以可調(diào)角度旋轉(zhuǎn)。量子比特的旋轉(zhuǎn)減少了團隊所提取的NV中心的能量。然后研究人員向NV發(fā)射了一束綠色激光，迫使量子位元水平與熱浴耦合，使中心恢復到初始狀態(tài)。

       研究人員重復實驗100,000次，改變了循環(huán)時間。他們報告說，對于小量子比特旋轉(zhuǎn)角度，功率輸出遠高于沒有相干性的相同類型的發(fā)動機——證明他們量子熱機比傳統(tǒng)發(fā)動機更有效。

       金剛石是自然界存在的特殊材料之一，具有最高的硬度、低摩擦系數(shù)、高彈性模量、高熱導、高絕緣、寬能隙、高的聲傳播速率以及良好的化學穩(wěn)定性等，如下表。雖然天然金剛石具有這些獨一無二的特性，但是它們一直僅僅是以寶石的形式存在，其性質(zhì)的多變性和稀有性極大地限制了其應用。而洛陽譽芯金剛石制備的CVD金剛石膜將這些優(yōu)異的物理化學性能集一身，且成本較天然金剛石低，能夠制備各種幾何形狀，在電子、光學、機械等工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應用前景。