與物理學和工程學的許多分支一樣，爭論和研究的一個共同點是：在什么條件下，物理學的經典定律和理論會崩潰，需要量子理論來回答新出現(xiàn)的問題？這與熱力學沒有什么不同，科學家們正在探索這些界限。與量子物理學研究的許多其他領域一樣，新發(fā)現(xiàn)通常會提供更多問題，即使它們揭示了答案。此外，這些新的理論和發(fā)現(xiàn)可能表明物理現(xiàn)象如何運作的各個方面，但可能需要數(shù)年或數(shù)十年才能真正理解。

這方面的一個例子是最近發(fā)表的一篇文章，“微觀熱機運行中量子效應的實驗演示”，其中康奈爾大學的研究人員測量了據(jù)報道超過隨機界限四個標準偏差的輸出功率，輸出功率降低到低于由于連貫性降低而受到約束。

熱機從溫差中提取有用的能量，受熱力學第二定律設定的限制。但在量子世界中，規(guī)則是不同的。

“最近，據(jù)預測，在 ? 的小作用范圍內，存在相干性將導致不同量子熱機類型的熱力學等效；此外，與使用相同資源的經典熱機相比，它可以提供更大的功率輸出，”該論文寫道。“在這里，我們通過使用金剛石中的氮空位中心集合實現(xiàn)了兩種類型的量子熱機，并首次通過實驗證明了這些量子熱力學特征。”

盡管這些發(fā)現(xiàn)尚未經過同行評審，但英國埃克塞特大學的珍妮特安德斯等量子物理學家認為，它們可能具有開創(chuàng)性。“這似乎是一種神奇的燃料，”安德斯說。“與其說是增加能量，不如說是讓發(fā)動機更快地提取能量。理論物理學家將需要研究它是如何做到這一點的。”

盡管經典熱力學自成立以來的幾十年里相對沒有受到質疑，但物理測量技術和量子物理學研究的最新進展使更先進的測試和實際實驗成為可能。這導致了量子熱力學研究的發(fā)展。曾經只有少數(shù)這樣的科學家，更多的科學家一直在探索量子熱力學，以尋找開發(fā)新技術的潛力。“這個領域發(fā)展得如此之快，我?guī)缀醺簧希币陨幸啡隼湎２畞泶髮W該領域的早期先驅 Ronnie Kosloff 說。

這也可能是非常及時的研究，因為微電子行業(yè)生產的半導體和物理器件和跡線可能不再被 經典熱力學準確描述。盡管層尺寸越來越薄的問題和極薄的金屬跡線可能會成為最新微電子技術的預防性問題，甚至超出了將這些晶體管保持在最佳溫度的一般問題。在不久的將來很可能會出現(xiàn)更多的量子熱力學發(fā)現(xiàn)，希望其中一些能夠為即將到來的量子技術所固有的許多新興問題提供新的解決方案。