Tradicionalmente, Los motores térmicos producen calor a partir del intercambio entre baños de alta y baja temperatura. Ahora, imagina una máquina térmica que funciona a escala cuántica, y un sistema formado por un átomo que interactúa con la luz (fotones) confinado en una cavidad reflectante de dimensiones subatómicas. Esta configuración puede ser a alta o baja temperatura, emulando los dos baños que se encuentran en los motores térmicos convencionales. Controlar los parámetros que influyen en el funcionamiento de estos modelos de motores térmicos cuánticos podría aumentar drásticamente nuestro poder para manipular los estados cuánticos de la cavidad átomo acoplada. y acelerar nuestra capacidad para procesar información cuántica. Para que esto funcione, tenemos que encontrar nuevas formas de mejorar la eficiencia de los motores térmicos cuánticos.
En un estudio publicado en EPJ D , Kai-Wei Sun y colegas de la Universidad de Beihang, Beijing, Porcelana, muestran métodos para controlar la potencia de salida y la eficiencia de un motor térmico cuántico basado en la cavidad de dos átomos. En el conocido modelo de motor térmico a escala macroscópica, conocido como el motor térmico de Carnot, la eficiencia aumenta en función de la relación entre las temperaturas de los baños de baja y alta temperatura. En comparación, la eficiencia de los motores térmicos cuánticos de dos niveles está relacionada con el nivel de entrelazamiento cuántico en estos dos estados, que están a baja o alta temperatura, y mostrar la misma probabilidad de estar ocupado.
Los autores encontraron que su modelo de motor térmico solo produce alta eficiencia y potencia de salida cuando el número de fotones involucrados es pequeño; respectivamente, su eficiencia y producción de energía disminuyen rápidamente a medida que aumenta el número de fotones. Esto implica la necesidad de reducir el número de fotones para mejorar la eficiencia de estos motores, para que podamos aumentar el poder de manipulación cuántica y realizar el procesamiento de información cuántica basado en sistemas de cavidad átomo.
