(Phys.org) —Los físicos han propuesto un nuevo tipo de demonio de Maxwell, el agente hipotético que extrae trabajo de un sistema al disminuir la entropía del sistema, en el que el demonio puede extraer trabajo con solo hacer una medición, aprovechando las fluctuaciones cuánticas y la superposición cuántica.

El equipo de Alexia Auffèves del CNRS y la Université Grenoble Alpes ha publicado un artículo sobre el nuevo demonio de Maxwell en un número reciente de Cartas de revisión física .

"En el mundo clásico, La termodinámica nos enseña cómo extraer energía de las fluctuaciones térmicas inducidas en un sistema grande (como un gas o agua) acoplándolo a una fuente caliente. "Auffèves dijo a Phys.org." En el mundo cuántico, los sistemas son pequeños, y pueden fluctuar, incluso si no están calientes, sino simplemente porque se miden. En nuestro periódico, mostramos que es posible extraer energía de estas fluctuaciones auténticamente cuánticas, inducida por la medición cuántica ".

En los años transcurridos desde que James Clerk Maxwell propuso el primer demonio alrededor de 1870, muchas otras versiones se han investigado teórica y experimentalmente. Más reciente, Los físicos han comenzado a investigar los demonios de Maxwell que operan en el régimen cuántico, que algún día podría tener implicaciones para las tecnologías de la información cuántica.

La mayoría de las versiones cuánticas del demonio tienen un par de cosas en común:son impulsadas térmicamente por un baño de calor, y el demonio toma medidas para extraer información únicamente. Las medidas en realidad no extraen ningún trabajo, sino que la información obtenida por las mediciones permite al demonio actuar sobre el sistema para que siempre se extraiga energía del ciclo.

El nuevo demonio de Maxwell se diferencia de las versiones anteriores en que no hay baño de calor:el demonio no es impulsado térmicamente, pero impulsado por la medición. También, las mediciones tienen múltiples propósitos:no solo extraen información sobre el estado del sistema, pero también son el "combustible" para extraer trabajo del sistema. Esto es porque, cuando el demonio realiza una medición en un qubit en el sistema propuesto, la medida proyecta el qubit de un estado a una superposición de estados, que proporciona energía al qubit simplemente debido al proceso de medición. En su papel los físicos propusieron un experimento en el que se pueden realizar mediciones proyectivas de no demolición cuántica con pulsos de luz repetidos cada 70 nanosegundos aproximadamente.

Dado que experimentos recientes ya han demostrado la posibilidad de realizar mediciones a frecuencias tan altas, los físicos esperan que el nuevo demonio de Maxwell pueda implementarse fácilmente utilizando la tecnología existente. En el futuro, también planean investigar aplicaciones potenciales para la computación cuántica.

"Este motor es una prueba de concepto perfecta que demuestra que la medición cuántica tiene cierta huella energética, ", Dijo Auffèves." Ahora me gustaría invertir el juego y usar este efecto para estimar el costo energético de las tareas cuánticas, si se realizan en presencia de alguna entidad de medición. Este es el caso de una computadora cuántica, que es continuamente "medido" por su entorno. Este efecto se llama decoherencia y es el mayor enemigo de la computación cuántica. Nuestro trabajo proporciona herramientas para estimar la energía necesaria para contrarrestarlo ".

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