科學家提出了微型發動機高效驅動的概念，能量守恆定律

把球推到山坡上需要能量。量子引擎可以通過重複測量來實現同樣的目的。

照片來源:邁克爾·布蘭恩/科學

要測量一個原子，不可能不干擾它，至少根據量子力學。然而，兩位物理學家報告說，這種效應似乎有些麻煩，但它可以驅動微型發動機以接近100 %的效率運行——遠遠高於汽車發動機的效率。目前，這種「測量引擎」仍然是一種純粹的假設，但是物理學家說，將來有可能製造這樣一種引擎。

「這是一個非常好的主意。「大衛·埃雷拉·馬蒂，proba yes的物理學家，一家投資於蒙特聖馬丁量子計算的人工智慧公司，說道，「你可以想像一組小分子機器被激光束有效地驅動。"

發動機是一台重複一系列動作以將能量轉化為有用工作的機器。為了保持發動機運轉，發動機必須連續返回其原始狀態。在這個過程中，它需要損失一些熱量。在熱力學第二定律的條件下，不可避免的能量浪費嚴重限制了熱機的效率，並使其低於氣缸設定的溫度水平。通常情況下，汽車只能將25 %的汽油能量轉化為電能。

然而，紐約羅切斯特大學的西里爾·伊洛阿爾德和安德魯·喬丹說，在微量子領域，引擎可以從另一個來源獲得能量(即測量微小粒子位置所需的能量)，並以幾乎完全的效率使用它。他們兩人設計了一個方案，例如，他們可以在重力作用下通過重複測量粒子的位置來提升粒子。

想像一下在電梯樓層有一個保齡球。不管你看了多少次，它的位置都不會改變。但是當保齡球縮小到中子大小時，量子力學顯著改變了畫面。因為中子很小，所以無法準確預測它們的位置。相反，它需要發現散射的量子波，從而給出在不同地方發現中子的可能性。量子波有點類似於懸浮在移動平台上的雲。它們在平台附近非常密集，但在更高的地方更薄，而中子可能在平台附近。但是在測量發生之前，中子的位置是未知的。

elouard和Jordan利用「要麼」屬性的量子測量，想知道測量的中子是在移動平台上方一定距離內還是更遠。如果中子在靠近平台的區域，它們實際上會離開平台。如果中子在平台附近的區域之外，它們會以相同的設定距離向平台頂部移動，並在重力將它們拉回之前捕獲中子。研究人員在最近發表在《物理評論快報》上的一份報告中指出，重複這個過程將逐漸抵抗重力的束縛，並導致中子上升。有趣的是，平台本身不會產生提升中子的力。相反，上升中子的能量來自測量本身。

根據計算，「測量引擎」的效率可以達到99.8 %。喬丹說有可能製造這樣的發動機。「你不會用它來開動機車。」他說，「但是你可以運行原子或分子。然而，這種機器的潛在益處仍有待觀察。

當然，會有得失。使用精度較低的測量方法需要更多的周期來提升中子。因此，儘管量子測量引擎非常高效，但其工作速度非常慢。Herrera Marti指出，發動機最終無法逃脫熱力學第二定律。他說，儘管研究人員沒有具體說明他們的測量設備，但這一定是一台需要浪費能源的大型機器。

儘管如此，測量引擎已經為量子力學工具箱增加了一個新的工具。

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