Descrizione del progetto
Sfruttare gli scambi di calore prodotti dalla meccanica quantistica
Sebbene le leggi della termodinamica siano alla base della nostra comprensione dei motori e degli scambi di calore, le scoperte realizzate nel campo della meccanica quantistica dimostrano che potrebbe essere necessario un aggiornamento in tal ambito. Il progetto ESQuAT, finanziato dall’UE, punta a far luce su questo aspetto mediante la creazione di un nuovo circuito di prova per lo svolgimento di esperimenti con macchine termiche. I ricercatori svilupperanno una vasca fisica ingegnerizzata che potrà essere popolata con qualsiasi distribuzione spettrale, una soluzione collegabile a macchine termiche quantistiche volta a consentire di tracciare spettralmente i flussi di calore. Il progetto collauderà inoltre tre tipi di frigoriferi in grado di raffreddarsi sulla base di principi quantistici quali coerenza, retroazione di misurazione ed effetti collettivi. L’obiettivo finale è quello di realizzare motori con una potenza maggiore, batterie che si ricaricano più velocemente e dispositivi in grado di ridurre lo spreco di energia.
Obiettivo
The technology advances of the last decades are forcing us to re-think laws and concepts of thermodynamics. An intense theoretical effort is underway to understand the role of quantum mechanical ingredients in thermodynamic processes. This effort might ultimately lead to more powerful engines, less energy waste, faster-charging batteries. However, despite pioneering experimental work, progress is hindered by the lack of a comprehensive experimental testbed for quantum thermal machines.
In this project I aim to provide the most ambitious and systematic experimental search for quantum advantages in thermodynamics thus far, based on a circuit quantum electrodynamics architecture.
I will first complement the toolkit of circuit quantum electrodynamics with a novel arrangement, which I term the engineered physical bath. This bath has a broadband, Ohmic spectral density. It can be populated with any spectral distribution and coupled to quantum thermal machines with arbitrary strengths. Finally, heat flows between the bath and the machine can be detected deep in the quantum regime and in a spectrally resolved way. Based on this augmented architecture, I will implement three types of novel quantum refrigerators. I devised each refrigerator to pinpoint the utilization of a specific quantum resource: quantum coherence, measurement backaction, and collective effects. I will measure the cooling power of the refrigerators while in situ exploring an unprecedently large space of parameters and connect my results to the most recent theoretical frameworks.
From this investigation, I expect two kinds of scientific breakthroughs: (i) observation of features that are unambiguously nonclassical in thermodynamic observables, and (ii) determination of advantages enjoyed by quantum thermal machines when fairly compared to their classical counterparts. Broadly, this project will deepen our understanding of quantum thermodynamics while establishing a new standard for experiments in the field.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2021-STG
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HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
412 96 Goteborg
Svezia