量子系统存在反常热效应，有望开发同时做功又制冷的新型量子引擎
2026-7-25 寰宇科学
在经典工程领域，“发热”、“制冷”必须是2台各自独立设备，但科学家近日首次在实验中实现量子系统热量逆流现象，特定条件下系统竟可从较冷热库吸收热量。若依此开发新型量子引擎，单一循环就可提供截然不同的发功及制冷功能。
从冰箱到发电厂，许多当代技术运作都依赖热力学第二定律：热量只能自然地从较高温系统（区域）流向较低温系统（区域），直到达成热平衡状态。
但受量子力学支配的量子系统偶尔会出现经典物理学无法解释的行为，比如中国曲阜师范大学、香港大学、意大利巴勒摩大学研究团队最近观察到一种异常热效应，量子系统能从较冷热储层吸收热量。
该研究理论基于量子力学允许事件以“不定因果序（ICO）”方式发生──事件可处于“A先于B”与“B先于A”的叠加态，在量子世界，热力学过程不一定要按照A先B后的固定顺序发生，而团队将2个热化通道以ICO方式作用于量子系统，发现当系统与通道处于不同温度，会出现从较冷热库吸收热量的反常现象。
研究人员针对这种热量逆流现象进一步设计出新型奥托引擎（将热量转化为功），单一装置能在做功的同时冷却另一个系统。
正常来说，热机与制冷机是2种截然不同设备，但通过ICO产生的反常热流能在单一循环同时达成两者。
这项证明型新款引擎未来有望用于冷却量子处理器，或为量子感测器、纳米级设备、医学成像技术提供全新热管理方案。
目前量子电脑面临最大瓶颈之一就是散热与热杂讯管理，通常需要庞大冷冻设备协助维持极低温，若“可同时做功与制冷”的量子热引擎能微缩并整合到量子晶片内部，代表晶片运算（消耗能量）之际，其废热可被系统本身量子效应转化为制冷动力，实现“自我冷却”。
新论文发表在《物理评论快报》。
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