Boceto que muestra el ciclo del motor cuántico realizado con un centro de nitrógeno vacante (NV). La esfera superior (naranja) en cada imagen indica el estado del centro NV al comienzo de cada ciclo, que es clásica (izquierda) o cuántica (derecha), dependiendo de si el estado inicial es cuántico coherente. Durante la carrera de trabajo (flecha amarilla) el centro NV pierde energía, indicado por ΔzΔz. La energía perdida se extrae del centro NV como trabajo. Luego se aplica un pulso de microondas verde (flecha verde) al centro, conectándolo a dos baños termales, una acción que restaura el estado inicial. Luego, el ciclo comienza de nuevo. Crédito:APS / Alan Stonebraker
Un equipo internacional de investigadores ha medido un aumento de potencia cuántica en un motor de impulso cuántico por primera vez. En su artículo publicado en la revista Cartas de revisión física , el grupo describe sus experimentos con motores de impulso cuántico y lo que aprendieron.
Los físicos han estudiado los motores térmicos cuánticos durante muchos años; funcionan de manera similar a los motores térmicos clásicos, pero su "fluido de trabajo, "que se comporta de una manera que recuerda al vapor de una máquina de vapor, puede estar en una superposición coherente. Esto ha llevado a muchos en el campo a preguntarse si los motores cuánticos realmente podrían funcionar mejor que los motores clásicos que vemos a nuestro alrededor todos los días. Hace solo cuatro años un equipo de la Universidad Hebrea de Jerusalén afirmó haber encontrado la respuesta, reportando una teoría que sugirió que los motores cuánticos podrían, Por supuesto, Ser más eficiente que los motores clásicos. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han realizado experimentos que demuestran que la teoría era correcta.
En sus experimentos, los investigadores construyeron un motor de calor cuántico comenzando con una vacante de nitrógeno (NV) en el centro de un diamante; sugirieron que sus dos niveles de energía más bajos representaban los dos niveles de un qubit, y en este caso, sirvió como fluido de trabajo. El papel de dos baños termales fue jugado por niveles de energía más altos. Los investigadores colocaron su NV en un campo magnético, lo que resultó en una inversión de los niveles de energía, que representa el estado inicial del motor. Se instigó un golpe de trabajo al disparar un pulso de microondas en el NV, lo que obligó al qubit a girar en un ángulo ajustable. La rotación del qubit redujo la cantidad de energía en el centro del NV, que el equipo extrajo. Luego, los investigadores dispararon un láser verde al NV, obligando a los niveles de qubit a acoplarse con baños termales, lo que hizo que los centros volvieran a su estado inicial. Los investigadores repitieron el experimento 100, 000 veces, cambiar los tiempos de ciclo. Informan que para ángulos de rotación pequeños de qubit, la potencia de salida era mucho mayor que para el mismo tipo de motor sin coherencia, lo que demuestra que su motor era más eficiente que un motor clásico.
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