Der Durchbruch wurde durch die Verwendung von Laserlicht ermöglicht, um das Verhalten von Atomen in einer Hohlkammer zu manipulieren. Durch sorgfältige Kontrolle des Laserlichts konnten die Forscher eine Situation schaffen, in der ein Teil der Energie verwendet wurde, um nützliche Arbeit zu leisten, wie zum Beispiel das Aufladen einer Quantenbatterie, während der andere Teil in Wärme umgewandelt wurde. Diese Leistung ist ein bedeutender Schritt vorwärts auf dem Gebiet der Quantenthermodynamik, die versucht, zu verstehen, wie thermodynamische Prinzipien auf Quantensysteme anwendbar sind.

"Dies ist ein bedeutender Durchbruch in unserem Verständnis der Quantenthermodynamik", sagte Dr. Enrique Sahagún, ein Forscher an der Universität Basel und Erstautor der Studie. "Lange Zeit dachten wir, dass es unmöglich sei, nützige Energie von zufälliger Bewegung in Quantensystemen zu trennen, aber unsere Ergebnisse zeigen, dass dies nicht der Fall ist."

Die Entdeckung baut auf der Arbeit von Graf Rumford auf, der 1798 beobachtete, dass Wärme keine physikalische Substanz ist, sondern eher eine Form von Energie, die durch Bewegung erzeugt werden kann. Diese Erkenntnis legte den Grundstein für die Entwicklung der Thermodynamik, die seitdem zu einem grundlegenden Prinzip der Physik geworden ist.

Die Auswirkungen dieses Durchbruchs sind bedeutend, da er zu der Entwicklung neuer Technologien führen könnte, die Energie auf der Quantenebene nutzen und kontrollieren können. Dies könnte weitreichende Folgen für Bereiche wie Quantencomputer, Quantenkryptographie und Quantenkommunikation haben.

"Dieser Durchbruch hat das Potenzial, unsere Art und Weise, über Energie und ihre Beziehung zu Quantensystemen nachzudenken, zu revolutionieren", sagte Dr. Sahagún. "Er könnte zu der Entwicklung neuer Technologien führen, die Energie auf der Quantenebene nutzen und kontrollieren können, was bedeutende Auswirkungen auf eine breite Palette von Bereichen haben könnte."

Die Forscher an der Universität Basel arbeiten derzeit daran, ihre Technik weiterzuentwickeln und zu verfeinern, mit dem Ziel, sie auf reale Probleme anzuwenden. Sie erforschen auch die potenziellen Anwendungen ihrer Entdeckung, einschließlich der Entwicklung neuer Quantenbatterien und anderer Energiegewinnungsgeräte.

Da die Forschung auf diesem Gebiet weiter voranschreitet, ist es wahrscheinlich, dass wir in den kommenden Jahren bedeutende Durchbrüche sehen werden. Die Entdeckung der Forscher an der Universität Basel ist ein bedeutender Schritt vorwärts in diesem Bereich, und sie hat das Potenzial, neue Forschungs- und Entwicklungswege in den kommenden Jahren zu eröffnen.