Deux physiciens de l’Université de Stuttgart ont récemment réalisé une avancée majeure, démontrant que le principe de Carnot, une loi fondamentale de la thermodynamique, ne s’applique plus aux objets corrélés à l’échelle atomique. Cette découverte ouvre la voie au développement de moteurs quantiques miniaturisés et économes en énergie.

Le principe de Carnot, initialement formulé pour les objets macroscopiques, s’applique aux machines thermiques traditionnelles comme les moteurs à combustion interne ou les turbines à vapeur. Cependant, avec les progrès des expériences en mécanique quantique, la taille des moteurs thermiques a été réduite à l’échelle microscopique. Dans ce contexte, le professeur Eric Lutz et le Dr Milton Aguilar, de l’Institut de physique théorique de l’Université de Stuttgart, ont découvert que le principe de Carnot ne prend pas en compte l’impact des corrélations quantiques. Ces corrélations, des liens spéciaux formés entre particules à très petite échelle, jouent un rôle clé dans l’efficacité des moteurs thermiques.

Le professeur Lutz explique : « Le principe de Carnot classique stipule que plus l’écart de température est important, plus l’efficacité maximale d’un moteur thermique est élevée. Cependant, notre recherche a permis, pour la première fois, de dériver une loi thermodynamique généralisée, démontrant que les moteurs fonctionnant à l’échelle atomique peuvent non seulement convertir la chaleur en travail, mais aussi les corrélations quantiques en travail. » Cela signifie que l’efficacité des moteurs quantiques peut dépasser la limite de Carnot traditionnelle. Le Dr Aguilar ajoute : « Le principe de Carnot doit être étendu pour décrire les objets à l’échelle atomique, comme les moteurs moléculaires fortement corrélés. »