Создан самый быстрый и эффективный двигатель, использующий информацию в качестве «топлива»

Информация

Исследователи из университета Саймона Фрезера (Simon Fraser University) спроектировали и создали опытный образец весьма странного типа двигателя, использующего информацию в качестве «топлива». Работа этого двигателя заключается в преобразовании в потенциальную энергию случайных колебаний микроскопической частицы, а дальнейшее развитие данной технологии может подстегнуть прогресс в некоторых других областях, включая бионанотехнологии и т.п.

Первый образец «информационного двигателя» является исследовательским образцом, при помощи которого ученые намерены выяснить, насколько быстро и эффективно можно преобразовывать информацию в работу. То, что им удастся выяснить, можно будет использовать позже при создании реальных «информационных двигателей», которые будут уникальными для каждой выполняемой ими задачи.

Отметим, что возможность создания «информационного двигателя» была теоретически обоснована еще 150 лет назад, но только сейчас уровень развития современных технологий позволил воплотить эту теорию в виде реального устройства.

«Систематически исследуя этот двигатель и подбирая самые оптимальные параметры его работы, мы подняли его возможности минимум в десять раз больше, чем возможности других подобных экспериментальных устройств, сделав его наилучшим по скорости и эффективности в своем классе» — пишут исследователи.

Информационный двигатель представляет собой микроскопическую частицу, погруженную в воду и прикрепленную к спиральной пружине. Второй конец этой пружины прикреплен к подвижному основанию. Частица, совершающая тепловые колебания вверх и вниз, заставляет пружину растягиваться и сокращаться.

«Когда мы видим, что частица поднимается вверх, мы, синхронно с этим, позволяем основанию, которое тянется вверх пружиной, также приподняться на небольшую величину» — описывают принцип работы информационного двигателя исследователи, — «Когда частица движется вниз, мы ожидаем, пока она снова не начнет двигаться вверх. И в результате этого получается, что вся система поднимается вверх только при помощи информации о положении и направлении движения частицы».

Эта процедура повторяется множество раз и частица поднимается на достаточно большую высоту, приобретая достаточно существенное количество сохраненной в ней потенциальной энергии. При этом, на частицу напрямую не оказывается никакого влияния извне.

Однако, информационный двигатель, который создали ученые в лаборатории, сделан несколько по-иному, но базовый принцип его работы полностью сохранен. Основой реального информационного двигателя является инструмент, известный под названием оптической ловушки, а свет, излучаемый дополнительным лазером, позволяет имитировать спиральную пружину и ее подвижное основание.

Проведя предварительный теоретический анализ, ученые нашли оптимальную точку компромисса между массой частицы и временем, требующимся на поднятие частицы на определенную величину. В то время, как более массивные частицы могут сохранить в себе большее количество потенциальной энергии, им требуется большее время для перемещения вверх. В случае с более легкими частицами дело обстоит совсем наоборот.

«Обладая результатами теоретических исследований, мы выбрали такую массу частицы, упругость пружины и другие параметры информационного двигателя, что наш двигатель начал существенно выигрывать у других подобных устройств по скорости и эффективности» — пишут исследователи, — «Сейчас наш двигатель обеспечивает мощность, сопоставимую с мощностью естественных молекулярных двигателей, и скорость, сопоставимую со скоростью, развиваемую быстро плавающими бактериями».

Share Button

Материалы по теме:

Физикам удалось создать в лабораторных условиях новый тип странных квазкристаллов
Ученые-физики и химики из университета Брауна впервые создали самособирающуются квазикристаллическую решетку, состоящую из квантовых точек строго определенной формы. Подобные квазикристаллические решетки уже не раз ...
Миниатюрные гамма-взрывы позволяют ученым изучать черные дыры в лабораторных условиях
Для того, чтобы можно было глубже понять некоторые удивительные явления и процессы, происходящие в глубинах космоса, можно воссоздать и изучить миниатюрные копии этих явлений ...
Рентгеновский лазер EuXFEL приближается к точке выхода на полную мощность
Напомним нашим читателям, что европейский лазер на свободных электронах EuXFEL, являющийся сейчас самым большим в мире подобным лазером, начал ускорять первые электроны в 2015 ...
Ученым впервые удалось запутать на квантовом уровне макромасштабные объекты
Нам, живущим в макроскопическом мире, многое, происходящее в микроскопическом мире, где царят законы квантовой механики, кажется странным и бессмысленным. Взять, к примеру, квантовую запутанность, ...
Ученые смешали «квантовый коктейль», который позволит им разработать новые технологии хранения данных
Ограниченная скорость записи и считывания информации, записанной на магнитном носителе, определяет предел максимального быстродействия этого носителя, к примеру, жесткого диска. Для ускорения процессов записи ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика