Diseñan un motor cuántico que extrae trabajo de la luz
Investigadores de la UGR proponen un nuevo tipo de motor cuántico que opera a temperatura constante y redefine los límites de la termodinámica a escala microscópica
Investigadores de la UGR diseñan un motor que explota las propiedades cuánticas de la luz
Granada - Publicado el
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Un equipo de físicos teóricos de la Universidad de Granada ha demostrado que un estado puramente cuántico de la luz puede convertirse directamente en trabajo mecánico aprovechable. El estudio, publicado en la revista Physical Review E, propone un nuevo tipo de motor cuántico impulsado únicamente por efectos no clásicos, incluso cuando todo el sistema se mantiene a temperatura constante.
Redefiniendo el concepto de trabajo cuántico
Uno de los resultados principales del estudio es conceptual. Los autores muestran que la definición más utilizada de trabajo en termodinámica cuántica no captura correctamente el trabajo mecánico extraíble cuando intervienen estados no clásicos. Al analizar el proceso con luz exprimida o 'squeezing', han descubierto que parte de la energía se invierte en mantener el carácter cuántico de la luz. "Esa energía no se puede extraer como trabajo mecánico, porque está bloqueada en preservar el recurso cuántico", señalan.
Esa energía no se puede extraer como trabajo mecánico porque está bloqueada en preservar el recurso cuántico""
Investigadores
Un motor que funciona sin calor
A partir de estas ideas, el equipo ha diseñado un motor de Otto cuántico impulsado por 'squeezing'. A diferencia de los motores térmicos habituales, este dispositivo opera a temperatura constante, sin necesidad de un foco caliente y uno frío. El ciclo se alimenta de la diferencia en el grado de 'squeezing', y no de un gradiente térmico.
Los cálculos teóricos y simulaciones numéricas confirman que el ciclo es consistente con las leyes de la termodinámica y que produce trabajo neto de forma estable. Además, revelan un comportamiento inesperado: existe un valor óptimo no nulo de temperatura para el que la producción de trabajo es máxima.
Aplicaciones en el mundo real
Más allá del interés fundamental, el trabajo tiene claras implicaciones experimentales. Los niveles de 'squeezing' necesarios se encuentran al alcance de plataformas experimentales actuales, como las cavidades ópticas usadas en LIGO o en circuitos superconductores de microondas. "Este trabajo proporciona un marco teórico claro para identificar y medir trabajo no clásico en experimentos", destacan los autores.
Este trabajo proporciona un marco teórico claro para identificar y medir trabajo no clásico en experimentos""
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