我國科學家首次在費米氣體中實現無摩擦的量子熱機做功

由於發動機在對外做功時所產生的摩擦耗散等因素，傳統的發動機很難在熱機效率和輸出功率兩者之間達到令人滿意的平衡，提高一個參數指標的同時必然使得另一個參數值下降，導致經典發動機的熱機效率往往低於其理論極限。為此，量子熱機的研發成為解決該難題的新興方向。

與傳統的熱機不同，量子熱機使用量子系統作為工作物質，其摩擦損耗可以通過量子絕熱操控來得到有效抑制，甚至在特定條件下通過操控相干特性，進而製成兼具高效率和高輸出功率的量子熱機，突破經典熱機的極限。

在國家重點研發計劃量子調控與量子信息重點專項（項目編號：2017YFA0304201）等項目支持下，華東師範大學武海斌教授課題組利用強關聯費米多體系統實現了量子絕熱衝程的零摩擦做功，有效提高了輸出效率和輸出功率。該研究基於在強關聯量子多體系統中，每個原子被視為一個單獨的量子熱機，多體的強關聯繫統使這些量子熱機在工作時相互協作、共同對外做功。項目組採用透熱驅動的量子絕熱捷徑方案，在國際上首次實現了費米氣體中的無摩擦量子熱機做功，有望在未來量子熱機研發時縮短整個量子絕熱衝程所花費的時間，且不會產生量子摩擦，實現高功率輸出。同時，該研究結果也為實現非平衡過程的量子熱力學的表徵開闢了新的道路。相關研究成果於2018年4月27日發表在國際權威期刊《Science Advances》上。

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