Наномасштабный двигатель, который преобразует квантовую когерентность в механическую работу, используя одну квантовую систему в качестве рабочего тела.Квантовый мотор — это теоретический или экспериментальный наномасштабный двигатель, который извлекает механическую работу из квантовой когерентности — тонких фазовых соотношений между квантовыми состояниями. В отличие от классического двигателя, сжигающего топливо или использующего тепловые градиенты, квантовый мотор работает на одной квантовой системе, такой как атом, ион или сверхпроводящая цепь, в качестве рабочего тела. Идея состоит в том, чтобы использовать волновую природу квантовых частиц для генерации направленного движения, часто путём циклического перевода системы через последовательность квантовых состояний, которые создают результирующее смещение или вращение.
Концепция возникла в начале 2000-х годов из теоретических предложений в области квантовой термодинамики, с заметным вкладом таких исследователей, как М. О. Скалли и другие, изучавшие квантовые тепловые двигатели. Однако конкретный термин «квантовый мотор» и его экспериментальная реализация всё ещё находятся в зачаточном состоянии, поэтому ни один изобретатель не является канонически признанным.
Мотор обычно основан на замкнутом цикле квантовых операций, аналогичном термодинамическому циклу. Например, квантовая частица в суперпозиции двух пространственных состояний может быть приведена к интерференции, и, тщательно контролируя фазу и амплитуду этих состояний, можно сместить распределение вероятностей в пользу одного направления. Повторяющиеся циклы, часто управляемые лазерными импульсами или микроволновыми полями, накапливают это смещение в измеримое механическое движение, такое как вращение захваченного иона или перемещение наномеханического осциллятора. Ключевой момент: когерентность, а не тепловая энергия, служит «топливом».
Квантовые моторы исследуются как компоненты будущих квантовых машин, например, сверхчувствительных датчиков или приводов в квантовых вычислениях, где необходим точный контроль на наномасштабе.
В некоторых предложениях квантовый мотор может работать при нулевой температуре, извлекая работу исключительно из квантовой когерентности без какого-либо теплового потока, что невозможно для классических двигателей.
