Ученые из Университета Штутгарта экспериментально подтвердили, что фундаментальный принцип термодинамики — предел эффективности Карно перестает действовать в масштабе отдельных атомов. Классический закон, описывающий работу макроскопических тепловых двигателей, не учитывает квантовые корреляции между частицами. 

Исследователи изучили поведение сильно скоррелированных систем на атомном уровне. Было установлено, что в таких условиях микроскопические тепловые машины способны преобразовывать в работу не только тепло, но и сами квантовые связи между частицами. 

Это позволяет достигать эффективности, превышающей классический предел Карно. Данный эффект становится возможным благодаря тому, что традиционная формулировка второго начала термодинамики не учитывает влияние корреляций в квантовых системах. 

В работе впервые представлены обобщенные законы термодинамики, которые включают в расчеты квантовые корреляции. Теоретические выводы подтверждаются экспериментальными данными, полученными на атомарных системах. 

Данное открытие имеет значение для формирования понимания физических законов в наномасштабе. Оно расширяет теоретические основы термодинамики, которые оставались неизменными на протяжении двух столетий. Также, результаты исследования открывают перспективы для создания принципиально новых устройств. На их основе могут быть разработаны высокоэффективные квантовые двигатели для наномедицины, атомной обработки материалов и других приложений.