量子熱機()的一大特點就是工作原理比較奇特，但是在個別情況下性能要優于傳統底盤。但是，當初對量子熱機的研究可能低估了它的性能。在一項新的研究中，數學學家早已重新調整了估算量子熱機效率的方式。她們表示，量子熱機系統的最終效率其實不會像傳統底盤一樣遭到熱力學第二定理的阻礙，但仍然趕超不了基本的化學學上限。
圖為量子熱機一沖程和三沖程
日本埃爾朗根-慕尼黑學院的化學學家Abah和EricLutz在近來的一期亞洲化學快報(EPL)上發表了一篇關于量子熱機能效的論文。Abah目前是美國愛丁堡女王學院1851年皇家展覽委員會研究員。
無論是量子熱機還是傳統底盤，其性能在很大程度上取決于能量效率（能量輸出與能量輸入的百分比）和功率(給定時間內的能量輸出速度)。傳統的底盤在效率與功率這兩者之間找尋平衡。這就意味著當增強其中一個參數時怎樣提高熱機的效率，另一個參數值必然要升高。但是，對于量子熱機而言怎樣提高熱機的效率，同時提升效率和功率的可能性是存在的。也就是說，通過合適的方式，量子熱機可以從相同的能量輸入條件下輸出更多的能量，但是比之前的速度更快。
這一技巧被稱為“絕熱捷徑”(to)技術。顧名思義，絕熱捷徑技術能讓量子熱機在特別短的時間內模擬絕熱操作。絕熱轉換技術是科學家們熱切關注的，由于這一技術可以降低煤耗，極大提升系統的效率，進而提升系統的動力，以及降低系統的輸出功率。
盡管之前的研究早已證明了絕熱捷徑技術才能提升引擎的性能，并且在最終估算系統的效率時，這種方式一般沒有考慮到絕熱捷徑合同的能量成本。這樣一來，絕熱捷徑帶來能源效率的提高看起雖然成本相當低，實際上卻夸大了量子熱機的療效。
在新的研究中，Abah和Lutz開發了一種評估量子熱機系統性能的技巧。這一技巧也將絕熱捷徑的能源成本估算在內。她們的研究結果表明，只有絕熱捷徑足夠快，能夠提升系統的性能。由于更快的絕熱捷徑意味著更低的能源成本。這就會帶來真正意義上的能效提高
Abah在訪談中還表示：“我們的研究工表明，雖然將絕熱捷徑的能源成本考慮在內，也可以通過絕熱捷徑的方法來同時實現更高的效率和功率。”
這兩位數學學家還稱，無論量子熱機使用哪些樣的絕熱捷徑，它們的效率都是有上限的。但令人錯愕的是，量子熱機遇見的限制要比傳統底盤的限制愈加嚴格。
正如這種化學學家所解釋的那樣，量子熱機上限更嚴格的緣由是精典熱學不會對過程的速率形成限制，而量子力學會有速率限制。科學家計劃通過比較不同的捷徑方法，以確定最節能的熱機。理解量子速率限制和由此帶來的對量子系統的根本性限制對于設計未來的量子熱機是至關重要的。
“小型化的趨勢將不可防止地造成機器顯得越來越小，這樣一來，它們的動力學都會遵守量子熱學的規律而不再是精典熱學。”Abah最后總結說，“這些機器的屬性必將順著量子熱力學的規律發展下去。”
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