Criando motores quânticos

Por , em 3.10.2017

Em um novo estudo da Universidade Federal de Santa Catarina, em Florianópolis, físicos mostraram que circuitos supercondutores – que têm zero resistência elétrica – podem funcionar como motores quânticos semelhantes a pistões mecânicos.

Essa nova perspectiva pode nos ajudar a projetar computadores quânticos e outros dispositivos com eficiência aprimorada.

Os autores da pesquisa, Kewin Sachtleben, Kahio T. Mazon e Luis G. C. Rego, publicaram um artigo sobre seu trabalho na revista científica Physical Review Letters.

Motores quânticos

Circuitos supercondutores são funcionalmente equivalentes a sistemas quânticos em que as partículas passam por um poço quântico.

Estes poços têm a capacidade de oscilar, o que significa que sua largura muda repetidamente. Quando isso acontece, o sistema se comporta mais ou menos como um pistão, que se move para cima e para baixo em um cilindro, o que por sua vez muda o volume do cilindro.

Esse comportamento oscilatório gera energia. No poço quântico, parte dessa energia vem da dinâmica quântica coerente, que cria fricção. Isso nos proporciona uma melhor compreensão da conexão entre o trabalho termodinâmico quântico e clássico.

“A criação de coerências gera um efeito semelhante ao atrito, causando uma operação não completamente reversível do motor. Em nosso trabalho, conseguimos calcular a força de reação causada na parede do pistão quântico devido à criação de coerências. Em princípio, esta força pode ser medida, constituindo assim a possibilidade experimental de observar o surgimento de coerências durante a operação do motor quântico”, explicou Kahio Mazon ao portal Phys.org.

Qubits supercondutores

Um dos benefícios potenciais de visualizar qubits supercondutores como motores quânticos é que isso pode permitir que os pesquisadores incorporem dinâmicas quânticas coerentes em tecnologias futuras, em particular computadores quânticos.

Um comportamento semelhante a este pode ser visto na natureza, onde as coerências quânticas melhoram a eficiência de processos como a fotossíntese, por exemplo.

“As máquinas quânticas podem ter aplicações no campo da informação quântica, onde a energia das coerências quânticas é usada para realizar a manipulação da informação no regime quântico”, disse Mazon. “Vale lembrar que mesmo a fotossíntese pode ser descrita de acordo com os princípios de funcionamento de uma máquina quântica, de modo que desvendar os mistérios da termodinâmica quântica pode nos ajudar a entender e interpretar melhor os diferentes processos naturais”. [Phys]

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