大家都知道，目前的發(fā)動(dòng)機(jī)都是將熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，這樣的內(nèi)燃機(jī)一般都屬于熱機(jī)，需要將燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部點(diǎn)燃后，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為到機(jī)械裝置上，再由機(jī)械能量轉(zhuǎn)換到活塞再到曲軸上再推動(dòng)車輪工作,在這樣的循環(huán)中，發(fā)動(dòng)機(jī)大約1/3的能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,有1/3隨廢氣耗散掉,有1/3被冷卻水帶走，能量浪費(fèi)極大，同時(shí)帶走的熱能又再一次形成溫室效應(yīng)。

而目前有一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一款全新的量子發(fā)動(dòng)機(jī)，該款發(fā)動(dòng)機(jī)可以不通過熱能轉(zhuǎn)換來進(jìn)行機(jī)械驅(qū)動(dòng)，目前該發(fā)動(dòng)機(jī)已通過微觀實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，理論上這款量子引擎完全可以代替熱機(jī),它運(yùn)行原理是與量子物質(zhì)自旋所產(chǎn)生的能量差有關(guān)系。

在微觀粒子世界里，像電子和夸克這樣的粒子，除了質(zhì)量以外還有其他決定它們和另外的粒子間相互作用的性質(zhì)，這當(dāng)中最重要也是最奇妙的一個(gè)性質(zhì)，就是粒子的自旋，目前科學(xué)上已知的所有粒子都屬于:玻色子或費(fèi)米子中的之一。

而在量子力學(xué)中，費(fèi)米子遵守保利排斥原理：沒有兩個(gè)費(fèi)米子可以占據(jù)相同的精確量子態(tài)。但是玻色子沒有這種限制，玻色子集群處于相同的量子狀態(tài),當(dāng)微粒在室溫下高速飛行時(shí),這一點(diǎn)并不重要。然而,把這些粒子冷卻后在接近絕對零度【-273.15℃】的情況下,這種差別就變得巨大了:玻色子堆積成最低的可用能量狀態(tài),而費(fèi)米子則以"階梯"的狀態(tài)相互堆疊在一起。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在這樣的低溫下,除了基本的費(fèi)米子之外,可以通過將費(fèi)米子組合在一起(可能與波森一起)來創(chuàng)建另一類費(fèi)米子,以獲得具有半整數(shù)旋轉(zhuǎn)。也就是這樣的原理可以模擬出一個(gè)常規(guī)的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)作路徑，不同之處在于,這款引擎是不是點(diǎn)火和內(nèi)燃后將活塞驅(qū)動(dòng)力的，而是依靠氣體狀態(tài)基本量子性質(zhì)的變化的能量。

為了讓這款量子發(fā)動(dòng)機(jī)工作,研究小組冷卻了鐵離子鋰-6原子的氣體,并將其限制在一個(gè)光學(xué)和磁結(jié)合的陷阱中。然后他們調(diào)好磁場,直到鐵原子成對成玻色子分子。以上實(shí)現(xiàn)復(fù)原了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行四個(gè)步驟也就是發(fā)動(dòng)機(jī)做工的四個(gè)沖程。

實(shí)驗(yàn)表明這個(gè)量子發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是非常可觀的，同時(shí)輸出的效率已達(dá)25%，研究表明這款量子發(fā)動(dòng)機(jī)的效率由第一步(壓縮)的氣體能量變化和第三步(膨脹)的能量增加之間的差異決定的，研究小組未來將提升這款發(fā)動(dòng)機(jī)的效率輸出，可以使這個(gè)比例超過50%。但這個(gè)數(shù)字不包括運(yùn)行冷卻原子并使其被困所需的能量。

參與研發(fā)的科學(xué)家表示，未來在不到10年的時(shí)間里,量子熱力學(xué)將成為每臺量子計(jì)算機(jī)上許多量子傳感器的基本成分。"雖然這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)還不能驅(qū)動(dòng)汽車，但有一天會被用來為量子電池或量子計(jì)算機(jī)和傳感器充電。如果商業(yè)化后這款發(fā)動(dòng)機(jī)只需激活啟動(dòng)即可，可替代目前電動(dòng)車使用的電池組，同時(shí)特不需要?jiǎng)菽苻D(zhuǎn)換，不消耗地球資源，將成為徹底的綠色能量。