發動機本身是帶電的單個鈣離子，這使它很容易被電場捕獲。發動機的工作單元是離子的“固有自旋”(角動量)，這種自旋將從激光束吸收的熱量轉化為被捕獲離子的振動。

研究人員稱，這些振動就像一個“飛輪”，捕捉引擎產生的有用能量。正如量子力學所預測的那樣，這種能量儲存在被稱為“量子”的離散單位中。

三一學院的馬克·米奇森博士說：“‘飛輪’讓我們可以實際測量一個原子級發動機的功率輸出，首次解決單個能量量程的問題。”

“飛輪”從靜止開始，更準確地說，是從它的“基態”(量子物理學中最低的能量)開始，研究小組觀察到這個小引擎迫使“飛輪”跑得越來越快。尤其重要的是，離子狀態可以在實驗中得到，這使得物理學家能夠精確地評估能量沉積過程。

三一學院物理學助理教授約翰·歌德說：“這項實驗和理論研究為基于量子理論的技術能量學研究開辟了新紀元，這是我們小組研究的核心課題。納米級的熱管理是實現更快、更高效計算的基本瓶頸之一。了解熱力學如何應用于這樣的微觀環境，對未來的技術至關重要。”

相關研究發表于最新一期的《物理評論快報》雜志。