近期，量子点热机领域的研究取得了突破性进展，其电能转换效率已超越传统热力学系统。通过将热量引入量子点接触晶体管的非热态，科学家们成功驱动高能电子在数微米范围内移动至量子点热机，进而利用量子效应将热能转化为电能，其效率显著优于现有技术。
研究团队运用二元费米模型来模拟非热电子分布，并证实该方法在效率上超越了卡诺效率和卡津-阿尔伯恩效率的理论极限。这些极限代表了传统发动机在峰值功率下的最高效率，凸显了这项基于量子技术的创新突破。量子点热机的实验实现表明，在最大功率下，其效率接近卡津-阿尔伯恩极限，并且超过卡诺效率的70%，这是首次证实量子点在高效热机中的应用。这些进展预示着低功耗电子和量子计算领域的新篇章。直接回收废热并将其转化为可用能源的潜力巨大。
研究表明，粒子交换式热机已接近热力学效率极限，其中一款发动机的效率更是达到了卡诺效率的70%以上，同时保持了功率输出。另一项对微型热机量子卡诺循环的研究揭示，效率受到热库热容和工作物质的影响。该研究暗示，在不依赖额外量子资源的情况下，超越标准卡诺极限是可能实现的。这些量子点热机领域的集体进步，标志着迈向更高效能源转换技术的关键一步。
研究表明，量子点可以作为近乎理想的能量过滤器，这使得它们在研究接近热力学极限的热电能量转换方面具有吸引力。此类系统的开发将促进高效小型热机（即量子热机）的创建。值得注意的是，与传统热源相比，这种非热态的量子点热机能够产生更高的电压和更高的转换效率。例如，一项研究中，研究人员将量子点接触晶体管的废热引入一种特殊的非热态材料——Tomonaga-Luttinger（TL）液体中。这种材料由于其量子特性，不会发生热平衡，从而保持了高能状态。这种非热热量被传输到数微米外的量子点热机，其效率显著高于传统的准热源。该技术还表明，利用非热态量子态进行能量收集，能够超越传统的能量转换限制，并为量子计算等领域带来新的发展机遇。此外，研究还发现，量子点热机的效率和功率输出与量子点的微观特性密切相关，并且可以通过调整量子点的能量级别来优化。这些发现为未来设计更高效的能源收集系统提供了新的思路。