Nuevo motor cuántico tiene más potencia que sus homólogos estándar.
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Publicado en Abril 3, 2019
La pequeña máquina revela nuevos detalles de cómo la mecánica cuántica engrana con la termodinámica.
Por primera vez, un motor cuántico ha superado a su equivalente tradicional, sin ningún ajuste especial a su entorno.
Los científicos informan en Physical Review Letters del 22 de marzo, el dispositivo aprovecha la extraña física de objetos muy pequeños para producir más potencia que un motor estándar o clásico en las mismas condiciones.
“Han demostrado de manera muy convincente que la máquina cuántica funciona mejor que la clásica”, dice el físico Mark Mitchison, del Trinity College de Dublín. “Es un paso muy importante hacia adelante”.
El dispositivo es un tipo de motor llamado motor de calor. Los motores de calor tradicionales convierten el calor en movimiento. Por ejemplo, el motor de combustión interna de un automóvil quema combustible para mover los pistones hacia arriba y hacia abajo, lo que hace que el automóvil avance. Otros motores de calor han presumido de aumento de potencia. Pero esas máquinas se basaron en ajustes al entorno fuera de la máquina principal, por ejemplo, la fuente de calor de la máquina puede haber estado impregnada de propiedades beneficiosas, por lo que la potencia adicional no era del todo una característica de la máquina.
En el nuevo estudio, el motor cuántico funciona no al encender gasolina, sino al usar un láser para provocar que un electrón dentro de un pequeño cristal de diamante salte entre los niveles de energía. Y en lugar de mover los pistones, la máquina cuántica produce su potencia en ondas electromagnéticas.
Aquí es donde entra la parte cuántica: los objetos que se comportan de acuerdo con la mecánica cuántica a veces se encuentran en un limbo conocido como superposición, lo que significa que están atrapados en dos lugares a la vez, o en dos configuraciones diferentes. El electrón en el motor cuántico puede estar en una superposición de dos niveles de energía. Es como si el pistón del motor de un automóvil estuviera simultáneamente en las posiciones arriba y abajo.
Bajo ciertas condiciones, esa propiedad, según informan los científicos, da como resultado un aumento de la potencia de salida en comparación con la potencia máxima posible con un motor térmico tradicional. “Este es el primer experimento donde se alcanzó este tipo de régimen”, dice el físico Roberto Serra de la Universidad Federal de ABC en Santo André, Brasil.
Pero los investigadores “no tienen una caracterización completa del motor cuántico”, dice Serra. El equipo estimó la potencia de salida del motor, pero no otras cualidades, como la eficiencia. Así que los experimentos futuros deberían investigar más a fondo este tipo de máquina, dice.
El aumento de potencia cuántica aparece solo cuando el motor se opera con extrema suavidad, como un motor de automóvil en el que los pistones se mueven solo ligeramente durante cada ciclo. Eso significa que la máquina cuántica no elimina a todos los competidores posibles, solo a aquellos que también se operan en este estado suave, que la mayoría no lo hace.
Así que no espere que estos motores cuánticos estén alimentando vehículos o dispositivos en el corto plazo. “Si estás tratando de construir un auto o un motor a reacción… es absolutamente inútil”, dice el físico Ian Walmsley, del Imperial College de Londres, coautor del estudio.
En cambio, el estudio revela nuevos detalles de cómo la mecánica cuántica se combina con la termodinámica, la teoría que gobierna el calor, la temperatura y la energía ( SN: 3/19/16, p. 18 ). En este caso, el nuevo motor revela un vacío legal a los límites normales en la generación de energía. “No hemos cambiado la estructura de la termodinámica, pero hemos desbloqueado una nueva parte de ella”, dice Walmsley.
