В сверххолодной камере атомы цезия сталкиваются с атомами рубидия, как бильярдные шары, обмениваясь энергией. Эти столкновения — сердце квантового теплового двигателя: они нагревают и охлаждают рабочее тело. Раньше физики думали, что для ускорения мотора нужно менять саму систему, но оказалось, что достаточно «настроить» резервуар, как настраивают камертон, задающий темп.
Меняя температуру облака рубидия, учёные управляли скоростью теплообмена: при нагреве атомы цезия получали энергию, при охлаждении — отдавали. При более высокой температуре резервуара нагрев замедлялся, а охлаждение ускорялось. Это позволило перераспределить время цикла и сократить его общую длительность. В результате при температуре 1410 нанокельвинов — в миллиард раз холоднее комнатной — мощность двигателя достигла максимума, а КПД остался прежним.
При температуре 1410 нанокельвинов, оптимальной для мощности, тепловое облако рубидия движется со средней скоростью около 2 миллиметров в секунду — в тысячу раз медленнее комнатной мухи.
В романе Станислава Лема «Непобедимый» микроскопические машины используют окружающую среду для самовоспроизведения, но сталкиваются с проблемой отвода тепла. Управление теплообменом через микроскопические столкновения, как в этой работе, — шаг к решению подобных задач на наноуровне.