物理协作将信息引擎推向极限

我们周围物质的组成分子都在不断运动。如果我们能够利用这些能量并加以利用，结果会怎样?

150 多年前，麦克斯韦提出理论，如果能够精确测量分子的运动，那么这些信息就可以用来驱动发动机。直到最近，这还只是一项思想实验，但技术突破使得在实验室中构建可行信息引擎成为可能。

SFU 物理学教授 John Bechhoefer 和 David Sivak 联手打造了一款信息引擎并测试了其极限。他们的工作极大地促进了我们对这些引擎如何运作的理解，由博士后研究员 Johan du Buisson 领导并最近在《物理学进展：X》上发表的一篇论文总结了他们合作期间的发现。

Bechhoefer 说：“我们生活在一个充满额外未使用能量的世界，这些能量都有可能被利用。”了解信息引擎如何运作不仅可以帮助我们利用这些能量，还可以提出重新设计现有引擎以更有效地利用能量的方法，并帮助我们了解生物马达如何在生物体和人体中发挥作用。

该团队的信息引擎由水浴中的一颗小珠子组成，该珠子用光学陷阱固定住。当水的波动导致珠子向所需方向移动时，可以调整陷阱以防止珠子返回到原来的位置。通过精确测量珠子的位置并使用该信息调整陷阱，引擎能够将水的热能转化为功。

为了了解发动机的速度和效率，研究小组测试了珠子的质量和采样频率等多个变量，并开发了算法来降低测量的不确定性。

“从最简单的本质出发，我们可以系统地了解温度和系统规模等因素如何改变我们可以利用的东西，”西瓦克说。“哪些策略最有效?它们如何随着所有这些不同的特性而改变?”

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