(Phys.org) —Los físicos han demostrado que los circuitos superconductores (circuitos que tienen resistencia eléctrica cero) pueden funcionar como motores cuánticos mecánicos similares a pistones. La nueva perspectiva puede ayudar a los investigadores a diseñar computadoras cuánticas y otros dispositivos con eficiencias mejoradas.

Los físicos Kewin Sachtleben, Kahio T. Mazon, y Luis G. C. Rego de la Universidad Federal de Santa Catarina en Florianópolis, Brasil, han publicado un artículo sobre su trabajo sobre qubits superconductores en un número reciente de Cartas de revisión física.

En su estudio, los físicos explican que los circuitos superconductores son funcionalmente equivalentes a los sistemas cuánticos en los que las partículas cuánticas hacen un túnel en un pozo cuántico doble. Estos pozos tienen la capacidad de oscilar, lo que significa que el ancho del pozo cambia repetidamente. Cuando esto pasa, el sistema se comporta como un pistón que se mueve hacia arriba y hacia abajo en un cilindro, que cambia el volumen del cilindro. Este comportamiento oscilatorio permite trabajar en el sistema. Los investigadores muestran que, en el pozo cuántico doble, parte de este trabajo proviene de la dinámica cuántica coherente, lo que crea una fricción que disminuye la producción de trabajo. Estos resultados proporcionan una mejor comprensión de la conexión entre el trabajo termodinámico cuántico y clásico.

"La distinción entre trabajo termodinámico 'clásico', responsable de la transferencia de población, y un componente cuántico, responsable de crear coherencias, es un resultado importante, "Mazon dijo Phys.org . "La creación de coherencias, Sucesivamente, genera un efecto similar a la fricción, provocando una operación no completamente reversible del motor. En nuestro trabajo hemos podido calcular la fuerza de reacción provocada en la pared del pistón cuántico debido a la creación de coherencias. En principio, esta fuerza se puede medir, constituyendo así la posibilidad experimental de observar el surgimiento de coherencias durante el funcionamiento del motor cuántico ".

Uno de los beneficios potenciales de ver los qubits superconductores como motores cuánticos es que puede permitir a los investigadores incorporar dinámicas coherentes cuánticas en tecnologías futuras. en particular computadoras cuánticas. Los físicos explican que se puede observar un comportamiento similar en la naturaleza, donde las coherencias cuánticas mejoran la eficiencia de procesos como la fotosíntesis, detección de luz, y otros procesos naturales.

"Las máquinas cuánticas pueden tener aplicaciones en el campo de la información cuántica, donde la energía de las coherencias cuánticas se utiliza para realizar la manipulación de información en el régimen cuántico, ", Dijo Mazon." Vale la pena recordar que incluso la fotosíntesis se puede describir de acuerdo con los principios de funcionamiento de una máquina cuántica, así que desentrañar los misterios de la termodinámica cuántica puede ayudarnos a comprender e interpretar mejor varios procesos naturales ".

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