精密测量院成功实现国际上首个非厄米量子热机实验

湖北日报讯（记者文俊、通讯员张建奇、杨婷婷）近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院（简称：精密测量院）与日本理化学研究所等合作，利用超冷离子实验平台，设计并实现了国际上首个非厄米量子热机实验。该研究成果于10月20日在《自然·通讯》上发表。

精密测量院冯芒研究团队首先在单个超冷40Ca+离子中精巧地设计了可控的耗散通道，实现了包含量子跳跃效应的刘维尔奇异点，实验演示的奥托热机包含绝热压缩、等容加热、绝热膨胀和等容冷却等四个冲程。通过激光精准操控离子可以使这四个冲程分别处于不同的拓扑相，并组合成不同的热机循环。实验得出“等容加热冲程和等容冷却冲程分别处于严格对称相和破缺对称相的量子奥拓热机具有最高的热机效率”的新结论，颠覆了 “增加量子相干性便可提升量子热机效率” 的主流观念，对量子热机的研究具有重要意义。

热机是利用工作物质从热库吸热并对外输出可用功的一类机械，热机的发明导致机车引擎的出现，使人类进入第一次工业革命，对人类文明的进程曾起到过巨大的推动作用。随着人类对微观世界认识的逐步深入以及量子信息科学的发展，科学界开始探索基于量子工作物质的热机。该研究的结论和所展现的技术具有一定的普适性，可广泛应用于能源、生物、医药和工程等领域，用于开发分子马达、纳米机器人和微型智能装置等。

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