دایرهالمعارف دانش‌بنیان‌ها (۱۹۱)؛ موتور‌های کوانتومی به عنوان یک فناوری نوین در حال ظهور هستند که از اصول مکانیک کوانتومی برای تولید انرژی استفاده می‌کنند؛ این موتور‌ها همانند سایر عرصه‌های تکنولوژی آینده‌ای دارند که میتواند جهان تکنولوژی را متحول کند. به گزارش خبرنگار خبرگزاری آنا، این موتور‌ها به جای اتکا به سوخت‌های فسیلی یا گرما، از خواص […]
دایرهالمعارف دانش‌بنیان‌ها (۱۹۱)؛
موتور‌های کوانتومی به عنوان یک فناوری نوین در حال ظهور هستند که از اصول مکانیک کوانتومی برای تولید انرژی استفاده می‌کنند؛ این موتور‌ها همانند سایر عرصه‌های تکنولوژی آینده‌ای دارند که میتواند جهان تکنولوژی را متحول کند.
به گزارش خبرنگار خبرگزاری آنا، این موتور‌ها به جای اتکا به سوخت‌های فسیلی یا گرما، از خواص خاص ذرات در دنیای کوانتومی بهره می‌برند. در اینجا به بررسی برخی از جدیدترین پیشرفت‌ها و ویژگی‌های موتور‌های کوانتومی می‌پردازیم.
ساخت اولین موتور کوانتومی
دانشمندان موفق به ساخت اولین موتور کوانتومی جهان شده‌اند که با استفاده از برهمکنش بین فرمیون‌ها و کندانس‌های بوز-اینشتین کار می‌کند. این موتور با استفاده از خواص کوانتومی ذرات، انرژی تولید می‌کند. موتور‌های مبتنی بر درهم تنیدگی: تیمی از آکادمی علوم چین نیز یک موتور کوانتومی توسعه داده‌اند که کاملاً بر اساس درهمتنیدگی کوانتومی عمل می‌کند.
در این سیستم، اتم‌های کلسیم با استفاده از لیزر به حالت‌های درهمتنیده تحریک می‌شوند و مراحل مختلفی را برای تولید انرژی طی می‌کنند.
نحوه تبدیل انرژی در موتور‌های کوانتومی
۱. تونلزنی الکترون‌ها
یکی از ویژگی‌های بارز مکانیک کوانتومی، تونلزنی است که به الکترون‌ها اجازه می‌دهد تا از موانع انرژی عبور کنند. این فرآیند میتواند در سیستم‌های بیولوژیکی مانند میتوکندری‌ها مشاهده شود که در آنها الکترون‌ها از طریق تونلزنی به محل واکنش منتقل می‌شوند و انرژی شیمیایی را به شکل ATP (آدنوزین تری‌فسفات) ذخیره می‌کنند.
۲. انسجام کوانتومی
در برخی سیستم‌های بیولوژیکی، مانند سیستم‌های فتوسنتزی، انسجام کوانتومی ممکن است نقش مهمی در انتقال انرژی داشته باشد. این انسجام باعث می‌شود که الکترون‌ها با کارایی بالا از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل شوند و در نتیجه انرژی شیمیایی به شکل مؤثرتری به انرژی مکانیکی تبدیل شود.
۳. استفاده از خواص کوانتومی
موتور‌های کوانتومی ممکن است از خواص خاصی مانند دوگانگی موج-ذره برای کنترل و بهره‌برداری از انرژی استفاده کنند. به عنوان مثال، در برخی مدل‌ها، ذرات به عنوان امواج رفتار کرده و می‌توانند با یکدیگر تعامل کنند تا انرژی را به صورت مؤثرتر منتقل کنند
تفاوت‌های اصلی بین موتور‌های کوانتومی و موتور‌های احتراقی
۱. اصول کارکرد
موتور‌های احتراقی: این موتور‌ها انرژی شیمیایی سوخت را از طریق احتراق به انرژی حرارتی تبدیل می‌کنند که سپس به کار مکانیکی تبدیل می‌شود. در این سیستم، سوخت در داخل سیلندر محترق می‌شود و انرژی حاصل از آن برای حرکت پیستون‌ها و تولید نیروی مکانیکی استفاده می‌شود
موتور‌های کوانتومی: این موتور‌ها از اصول مکانیک کوانتومی بهره می‌برند و معمولاً بر اساس برهمکنش ذرات در مقیاس کوانتومی عمل می‌کنند. به جای احتراق، این موتور‌ها از تغییرات حالت کوانتومی برای تولید انرژی استفاده می‌کنند، که ممکن است شامل فرآیند‌هایی مانند برهمکنش بوزون‌ها و فرمیون‌ها باشد.
۲. راندمان انرژی
موتور‌های احتراقی: راندمان این موتور‌ها معمولاً بین ۳۵ تا ۴۵ درصد است، که به دلیل اتلاف حرارت و ناکارآمدی‌های دیگر در فرآیند احتراق است
موتور‌های کوانتومی: این موتور‌ها پتانسیل بالاتری برای راندمان انرژی دارند، زیرا می‌توانند انرژی را با حداقل اتلاف تولید کنند. به عنوان مثال، برخی از تحقیقات نشان داده‌اند که موتور‌های کوانتومی می‌توانند راندمان‌هایی بالاتر از ۲۵ درصد را هدف قرار دهند.
۳. ساختار و پیچیدگی
موتور‌های احتراقی: ساختار این موتور‌ها شامل سیلندرها، پیستون‌ها، سوپاپ‌ها و سیستم‌های احتراق است که نیازمند اجزای مکانیکی متعدد و پیچیده هستند
موتور‌های کوانتومی: این موتور‌ها معمولاً دارای ساختار ساده‌تری هستند و بیشتر بر روی سیستم‌های الکترونیکی و کوانتومی تمرکز دارند. آنها ممکن است شامل تله‌های یونی یا سیستم‌های لیزری باشند که برای کنترل حالت‌های کوانتومی طراحی شده‌اند.
۴. تأثیرات زیست‌محیطی
موتور‌های احتراقی: این موتور‌ها معمولاً با انتشار گاز‌های گلخانه‌ای و آلاینده‌ها همراه هستند که تأثیرات منفی بر محیط زیست دارند
موتور‌های کوانتومی: با توجه به اینکه این موتور‌ها نیازی به سوخت فسیلی ندارند و از فرآیند‌های غیرآلاینده استفاده می‌کنند، پتانسیل کمتری برای آلودگی محیط زیست دارند.
۵. کاربرد‌ها
موتور‌های احتراقی: این موتور‌ها در خودروها، هواپیما‌ها و انواع دیگر وسایل نقلیه به طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند.
موتور‌های کوانتومی: هنوز در مراحل تحقیقاتی هستند و کاربرد‌های عملی آنها در آینده ممکن است شامل تولید انرژی پاک یا سیستم‌های حمل‌ونقل پیشرفته باشد.
با توجه به پیشرفت‌های علمی در زمینه فناوری‌های کوانتومی، انتظار می‌رود که موتور‌های کوانتومی بتوانند در آینده جایگزین مناسبی برای موتور‌های احتراقی شوند. پیشرفت‌های چشمگیر، چالش‌هایی نیز وجود دارد.
حفظ حالت حساس کوانتومی نیازمند دما‌های بسیار پایین است و این امر نیازمند انرژی قابل توجهی برای انجام آزمایشات است همچنین، هنوز مشخص نیست که آیا این فناوری به زودی قابل استفاده در صنایع مختلف خواهد بود یا خیر.
موتور‌های کوانتومی نمایانگر یک جهش بزرگ در فناوری انرژی هستند و ممکن است در آینده نزدیک تأثیرات عمیقی بر صنعت و حمل و نقل داشته باشند.
منبع:خبرگزاری انا
