热力学理论通常与 19 世纪的蒸汽机相关联，是一套通用的定律，控制着从黑洞到生命进化的一切。但是随着现代技术将电路小型化到原子尺度，热力学必须在一个全新的领域接受考验。在这个领域，量子而不是经典定律适用。就像热力学是构建经典蒸汽机的关键一样，量子电路的出现迫使我们在量子案例中重新构想这一理论。

量子热力学是一个快速发展的物理学领域，但其理论发展远远领先于实验实施。纳米级器件制造和测量方面的快速突破现在为我们提供了在实验室探索这一新物理的机会。

虽然现在实验已经触手可及，但由于复制热机运行所需的设备的复杂性，以及所需的高级控制和测量灵敏度，它们仍然极具挑战性。阿瑞斯博士的团队将在纳米尺度上制造设备，只有十几个原子，并将它们保持在比最深的外太空还要冷得多的温度下。

这些纳米级引擎将提供以前无法进行的量子热力学测试，它们将成为研究量子引擎效率和功率的平台，为量子纳米机器铺平道路。阿瑞斯博士将建造发动机，其中“蒸汽”是一两个电子，活塞是碳纳米管形式的微小半导体线。她预计，探索这个新领域将对我们如何看待机器产生与以往经典制度研究一样大的根本性影响。

Natalia Ares 博士最近获得的欧洲研究委员会(ERC 项目)试图回答的主要问题是：在波动很重要且可能出现量子效应的发动机的效率是多少?回答这个问题的意义范围很广，例如可以为生物马达的研究或高效片上纳米机器的设计提供信息。这项研究还可以揭示独特的行为，为新技术开辟道路，例如新的片上制冷和传感技术或收集和储存能量的创新方法。通过利用波动，保持量子行为的要求可能会变得不那么苛刻。

Ares 博士的发现将在经典计算和量子计算中都有应用。与焦耳的实验证明运动和热量可以相互交换的方式相同，阿瑞斯博士的目标是将碳纳米管的运动与单个电子产生的热量和功联系起来。她很高兴能够利用具有独特功能的设备来发现量子热力学的奇点。