荷兰代尔夫特理工大学的物理学家已经建造了一个由光粒子制成的量子规模的“热泵”。这个装置使科学家们更接近测量无线电频率信号的量子极限，这在探求暗物质的过程中非常有效。
假如你把两个差别温度的物体放在一起，好比把一瓶热的白葡萄酒放入一个冷的冰袋中，热量通常会朝一个方向活动，从热的（酒）流向冷的（冰袋）。假如你等候的时间足够长，两者都会到达雷同的温度。这是一个在物理学中被称为到达均衡的过程：热流的一个方向和另一个方向之间的均衡。
假如你愿意做一些工作，你可以冲破这种均衡，使热量以"错误"的方式活动。这就是你的冰箱用来保持食物低温的原理，也是高效热泵的原理，它可以从表面的冷氛围中获取热量来温暖你的房子。在他们的新研究中，Gary Steele和他的同事展示了一个“热泵”的量子雷同物，使光的基本量子粒子，即光子，从一个热物体“逆流”到一个冷物体。
这项研究由来自代尔夫特理工大学、苏黎世联邦理工学院和图宾根大学的物理学家们举行。他们的工作于8月26日作为一篇开放性文章发表在《科学进展》杂志上。
暗物质信号
只管物理学家们在之前的研究中已经将他们的装备用作热射频光子的“冷水浴”，但他们如今已经想法同时将其变成了一个“放大器”。有了内置的“放大器”，该装置对射频信号更加敏感。这就像从超导量子处理惩罚器出来的放大的微波信号所发生的一样。“这非常令人兴奋，由于我们可以更接近测量射频信号的量子极限，这些频率在其他方面很难测量。这种新的测量工具大概有很多应用，此中之一是探求暗物质，”Steele说。
该装置被称为光子压力电路，由冷却到只比绝对零度高几毫度的硅芯片上的超导电感和电容构成。固然这听起来温度很低，但对于电路中的一些光子来说，这个温度是非常热的，它们被激发出热能。利用光子压力，科学家们可以将这些被激发的光子与更高频率的寒光子耦合，在以前的实行中，这使得他们能够将热光子冷却到其量子基态。
在这项新工作中，物理学家们增长了一个新的转折点：通过向冷电路发送一个额外的信号，他们能够创造一个“马达”，放大寒光子并将其加热。同时，额外的信号将光子优先“泵送”到两个电路之间的一个方向。通过在一个方向比另一个方向更用力地推动光子，研究人员能够将电路的一部门的光子冷却到比另一部门更冷的温度，为超导电路中的光子创造一个量子版的“热泵”。 |
