Чем квантовая механика способна помочь холодильнику Эйнштейна?

Холодильник — хоть квантовый, хоть классический — в общем и целом отводит тепло от охлаждаемого объекта сначала в какую-то рабочую ёмкость, а затем в окружающую среду. Казалось бы, что тут можно поправить квантовой механикой?
1 Комментировать
Стандартный холодильник использует внешний источник энергии, а в случае абсорбционного холодильника по типу эйнштейновского — дополнительный внешний источник тепла. В отличие от обычных, последнему почти не нужна электроэнергия (нет компрессора), и, так как он не имеет движущихся частей, «эйнштейновец» почти не шумит.
Увы, холодильник, созданный физиками Эйнштейном и Силардом, до конвейера не добрался. Можно долго разливаться соловьём о причинах, но не мы не будем. Просто констатируем: без инженерной доводки вообще мало что «идёт в серию», а тратить на это деньги было некому, да и основные интересы изобретателей лежали несколько в иной плоскости. А кроме них, эти холодильники никого особенно не интересовали: даже «Электролюкс» купил патент на них в 1930-х скорее на всякий случай. В итоге без доводки они не слишком хорошо охлаждали, если вес и размеры установки были небольшими, а при равных охладительных возможностях были в два–три раза крупнее современных устройств.
Учёные во главе с Луисом Корреа (Luis A. Correa) из Университета Ла Лагуна (Испания) взялись определить, каковы лимиты эффективности подобной схемы и нельзя ли поднять её практическую производительность. Чтобы не возиться со слишком простой задачей, заодно они попробовали узнать, можно ли использовать квантовомеханические принципы для повышения эффективности таких устройств.
В частности, им удалось выяснить, что если рабочий резервуар находится в сжатом состоянии — одном из чистых (когерентных) состояний квантовых систем, — то в системе возникают неклассические флуктуации, и тогда квантовый вариант холодильника Эйнштейна по эффективности может превосходить классический термодинамический лимит для подобного рода устройств. Учёные называют такой тип его работы «сверхэффективным» и утверждают, что для его достижения достаточно привести в сжатое состояние только источник тепла.
По их словам, применение сжатого состояния к рабочему объёму холодильника ведёт к значительному росту охлаждающих возможностей такой установки, и в принципе ценой умеренного увеличения потребления энергии можно добиться ситуации, когда температура внешнего источника тепла в среднем не увеличивается, но в термодинамическом описании работы холодильника (за счёт флуктуаций) она будет казаться растущей.
На первый взгляд, исследование не может иметь быстрого практического применения: те «квантовые холодильники», которые учёные собираются испытать экспериментально, поначалу будут делаться из алмазов, что выглядит не слишком практичным. Тем не менее сам вывод о том, что эффективность квантовых устройств на деле может превышать показатели классических приборов, довольно любопытен, и в ряде опытных установок квантовые холодильники вполне могут представлять практический интерес уже сегодня. В перспективе же испанцы предполагают производить эти не требующие сетевого энергопитания аппараты как минимум для использования в районах, лишённых стабильного доступа к электричеству.