Descrizione del progetto
Un motore elettromeccanico in miniatura ci porta a gran velocità verso una nuova era di scoperte
La termodinamica quantistica si trova di fronte a una sfida: portare le leggi della termodinamica del XIX secolo nel regno quantistico. Queste leggi, che descrivono l’interazione tra temperatura, calore, lavoro, energia ed entropia, sono state applicate con successo tanto ai buchi neri e agli esseri viventi quanto al motore della locomotiva del XIX secolo. Tuttavia, quando si riducono le macchine alla dimensione quantistica, molte delle descrizioni classiche potrebbero non essere adeguate. La teoria ha sorpassato gli esperimenti, come spesso accade per le nuove idee, in gran parte a causa della mancanza di ambienti sperimentali adeguati per verificare le ipotesi e favorire le scoperte. QuThenS costruirà un motore elettromeccanico su chip che aprirà la strada a una nuova era di scoperte nel regime quantistico.
Obiettivo
I propose to realize an electromechanical engine in the solid state, opening a new era of experimental exploration of thermodynamics in open quantum systems. This project leverages recent breakthroughs in the nanoscale, my own advances in quantum devices and the extraordinary control and measurement of the vibrations and displacement which I have established in carbon nanotubes.
The theory of thermodynamics, commonly associated with the steam engines of the 19th century, is a universal set of laws that governs everything from black holes to the evolution of life. With modern technologies miniaturising devices to the atomic scale, thermodynamics has to be put to the test in a completely new realm.
Quantum thermodynamics is a rapidly advancing field of physics, but its theoretical development is presently far ahead of experimental tests. However, rapid breakthroughs in nanoscale fabrication and measurement are now presenting us with the opportunity to develop concrete experimental foundations for exploring quantum-thermodynamic processes. Understanding the peculiarities of thermodynamics in the quantum arena will be key for the construction of nanomachines, for energy harvesting, and to master the dissipation and thermalisation of quantum systems. It will also improve the engineering basis of quantum technologies by allowing fully informed choices on device design and optimisation and it may reveal possibilities for entirely novel technologies.
Realising these experiments, while now within reach, remains challenging due to the sophistication of the devices and the high-level control and measurement sensitivity that are required. My vision is to combine semiconductor qubit technology with my recent advances in nanoelectromechanical devices, to build an on-chip electromechanical engine that can access the quantum regime. My aim is to achieve unprecedented access to the particularities of thermodynamics at the nanoscale and pave the way for quantum nanomachines.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. La classificazione di questo progetto è stata convalidata dal team del progetto.
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Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2020-STG
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ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
OX1 2JD Oxford
Regno Unito