Giới hạn nhiệt động học bị vượt qua với phương pháp thu năng lượng lượng tử

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã phát triển một phương pháp thu năng lượng lượng tử mới vượt qua giới hạn hiệu suất nhiệt động học truyền thống bằng cách khai thác các trạng thái lượng tử phi nhiệt. Phương pháp của họ sử dụng chất lỏng Tomonaga-Luttinger (TL) phi nhiệt—một hệ thống electron một chiều chống lại sự nhiệt hóa và giữ lại các trạng thái lượng tử năng lượng cao thay vì phân phối nhiệt đều. Bằng cách dẫn nhiệt thải từ transistor điểm lượng tử vào chất lỏng TL này, nhóm nghiên cứu đã chứng minh khả năng tạo ra điện áp cao hơn đáng kể và cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng so với các hệ thống gần như nhiệt hóa thông thường. Các nhà nghiên cứu đã hỗ trợ kết quả thực nghiệm của mình bằng một mô hình lý thuyết dựa trên phân bố Fermi nhị phân, cho thấy phương pháp của họ có thể vượt qua các giới hạn hiệu suất cổ điển như giới hạn Carnot và Curzon-Ahlborn. Đột phá này làm nổi bật tiềm năng của các trạng thái lượng tử phi nhiệt như nguồn năng lượng bền vững, cho phép các thiết bị điện tử công suất thấp hoạt động hiệu quả hơn và thúc đẩy công nghệ tính toán lượng tử phát triển. Nghiên cứu gợi ý rằng nhiệt thải từ các thiết bị lượng tử và điện tử có thể được tái chế hiệu quả thành năng lượng sử dụng được, mở đường cho thế hệ công nghệ thu năng lượng tiên tiến tiếp theo.