斯图加特大学两位物理学家近日取得突破性研究，证明卡诺原理(热力学核心定律)在原子尺度关联物体中不再适用。该发现有望推动微型节能量子发动机的研发，相关推导结果已发表于《科学进展》杂志。

研究指出，卡诺原理最初针对大型宏观物体提出，适用于内燃机、蒸汽轮机等传统热机。然而，随着量子力学实验的发展，热机尺寸已缩小至微观范围。在此背景下，斯图加特大学理论物理研究所第一研究所的埃里克·卢茨教授与米尔顿·阿吉拉尔博士发现，卡诺原理未考虑量子关联的影响。量子关联是极小尺度上粒子间形成的特殊键，对热机效率具有关键作用。

卢茨教授解释：“传统卡诺原理认为，温差越大，热机最大效率越高。但我们的研究首次推导出广义热力学定律，证明在原子尺度上运行的热机，不仅能将热量转化为功，还能将关联转化为功。”这意味着，量子发动机的效率可超越传统卡诺极限。阿吉拉尔博士进一步指出：“卡诺原理必须扩展到描述原子尺度的物体，例如强关联分子马达。”

这项基础研究不仅深化了人类对原子层面世界的认知，更为未来技术开辟了广阔前景。卢茨教授表示：“理解这些维度的物理定律，将助力开发面向未来的技术，如微型高效量子马达。或许有一天，这些马达能驱动医疗纳米机器人，或在原子层面处理材料的机器。”

更多信息： Milton Aguilar 等人，超越标准第二定律的关联量子机器，Science Advances (2025)。期刊信息： 科学进展