《东京科学大学突破：量子热机效率超卡诺，工业余热回收迎新路》

日本东京科学大学有个团队，领头的是藤泽俊正教授，他们最近干了件大事，用非热量子态把卡诺效率给突破了。

这卡诺效率可不是普通规矩，是1824年萨迪・卡诺提出来的，两百年来一直是热力学里的“铁律”，所有热机想把热量转成电能，效率都超不过它。

现在这层天花板被捅破了，这对废热回收来说，简直是打开了新世界的大门。
咱们平时用的手机、家里的电脑，还有工厂里的机器，都会产生废热。

这些热量以前基本就是浪费掉了，传统的回收技术根本拿它们没办法，主要就是卡诺效率卡着脖子。

就拿手机来说，用久了会发烫，这些热量要是能收回来再转成电，续航肯定能长不少。

我本来想，可能也就多撑一两个小时，后来发现团队实验里，用新技术比传统方式电压输出高了不少，要是真用到手机上，效果估计比我想的还强。

TL液体：打破铁律的“神奇材料”
要突破卡诺效率，关键得靠一种叫Tomonaga-Luttinger（简称TL）的液体。

这东西跟咱们平时见的金属材料不一样，传统金属里的电子一加热，很快就乱作一团，能量也就散了，但TL液体是一维电子系统，电子受热后能保持“非热平衡态”，简单说就是能量不会随便跑掉，能好好存着。
团队做实验的时候，先是用量子点接触晶体管产生废热，再把这些热量注入TL液体里。

因为TL液体能保住非热平衡态，这些热量就顺着几微米的距离传到量子点热机里，最后转成电能。

结果出来的时候，不少人都惊了，这效率不光超过了卡诺效率，连库兹涅佐夫-阿尔伯恩效率都给超了。

后者本来是热机在最大功率输出时的上限，现在也不管用了，不过这TL液体也不是那么好弄的。

要做出来，得用纳米加工技术，精度得控制在5纳米以内，还得在超低温环境下才行，大概是-263℃左右。

现在实验还只在微米尺度上做，想弄成能大规模用的宏观器件，怕是还有不少坎要过。

我觉得现在最实际的，就是先在需要低温的地方试试，比如量子计算实验室，毕竟那里本身就有低温设备，用起来能方便点。
一边是希望：从手机到量子计算的新可能
这技术要是能落地，用处可太大了，先说说电子设备，现在的超级计算机，比如日本那台“Fugaku”，一年耗电特别多，其中不少都变成了废热。

要是能用这技术把这些废热收回来，不光能省点电，还能降低运营成本。

还有咱们的智能手机，要是芯片里能集成微型TL液体模块，实时回收废热，以后出门可能就不用总带着充电宝了，量子计算领域更是能沾大光。

量子计算机运行的时候特别容易发热，现在的冷却技术又费电又贵，还限制了量子计算机往更大规模发展。

要是能把废热转成电能，既能给冷却系统减负，又能给量子计算机供电，一举两得。

我之前还担心，量子计算机想普及，冷却这块就是个大麻烦，现在看来，这技术说不定能解了这个困局。
但也不能光想好处，挑战也得说清楚，除了前面说的材料制备难，规模化生产也是个问题。

现在做出来的都是小尺寸的，想扩展到工业用的大设备，比如回收钢铁厂的废热，还得解决TL液体阵列同步的问题。

而且现在TL液体只能在低温下用，想在室温环境下用，还得接着研究材料。

中科院之前试过用拓扑绝缘体，在室温下维持了一小会儿非热平衡态，不过时间还不够长，还得再改进。
这事儿不光是技术上有突破，对理论研究也挺重要的，以前大家都觉得热力学第二定律是绝对的，系统最后肯定会达到热平衡。

但这个研究说明，在量子尺度上，情况不一样了，不是说热力学第二定律错了，而是它的适用范围得再扩一扩，经典热力学管不了量子非平衡系统。
现在“量子热力学”这个交叉学科也火起来了，论文一年比一年多，欧盟还专门搞了个“QuantumTherm”计划，就是想接着研究这方面。

我觉得这以后说不定能催生出“量子能源学”，不光能改进发电技术，说不定还能帮咱们搞懂宇宙里那些非平衡态的能量现象，比如恒星怎么传能量的。
总的来说，东京科学大学这个团队的研究，确实是给能源转换开了条新路子，虽然现在还有不少难题没解决，但方向是对的。

要是2030年前能把室温宏观器件做出来，以后工业废热、汽车尾气这些浪费的能量，都能变成有用的电，对减碳也有帮助。

当然，这得一步一步来，不能急，毕竟从实验室到实际应用，还有很长的路要走。

但不管怎么说，这都是个好开头，以后咱们说不定真能跟“废热浪费”说再见了。