Qubits superconductores se hacen funcionar como máquinas cuánticas

   MADRID, 2 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Físicos han demostrado que los circuitos superconductores -circuitos que tienen resistencia eléctrica cero- pueden funcionar como motores cuánticos mecánicos similares a los pistones.

   La nueva perspectiva puede ayudar a los investigadores a diseñar computadoras cuánticas y otros dispositivos con eficiencias mejoradas.

   Los investigadores --Kewin Sachtleben, Kahio T. Mazon y Luis G. C. Rego, de la Universidad Federal de Santa Catarina en Florianópolis, Brasil--, han publicado un artículo sobre su trabajo sobre qubits superconductores en Physical Review Letters.

   En su estudio, los físicos explican que los circuitos superconductores son funcionalmente equivalentes a los sistemas cuánticos en los que las partículas cuánticas forman un túnel en un pozo de doble quantum. Estos pozos tienen la capacidad de oscilar, lo que significa que el ancho del pozo cambia repetidamente.

   Cuando esto sucede, el sistema se comporta un poco como un pistón que se mueve hacia arriba y hacia abajo en un cilindro, lo que cambia el volumen del cilindro. Este comportamiento oscilatorio permite que el trabajo se realice en el sistema. Los investigadores muestran que, en el pozo de dos cuantos, parte de este trabajo proviene de la dinámica cuántica coherente, que crea fricción que disminuye la producción de trabajo.

   Estos resultados proporcionan una mejor comprensión de la conexión entre el trabajo cuántico y el trabajo termodinámico clásico.

   "La distinción entre el trabajo termodinámico 'clásico', responsable de la transferencia de la población, y un componente cuántico, responsable de crear coherencias, es un resultado importante", dijo Mazon a Phys.org. "La creación de coherencias, a su vez, genera un efecto similar a la fricción, causando una operación no completamente reversible del motor.

   En nuestro trabajo hemos podido calcular la fuerza de reacción causada en la pared del pistón cuántico debido a la creación de las coherencias. En principio esta fuerza puede medirse, constituyendo así la posibilidad experimental de observar la aparición de las coherencias durante el funcionamiento del motor cuántico ".

   Uno de los beneficios potenciales de ver qubits superconductores como motores cuánticos es que puede permitir a los investigadores incorporar dinámica cuántica coherente en las tecnologías futuras, en particular los ordenadores cuánticos. Los físicos explican que se puede observar un comportamiento similar en la naturaleza, donde las coherencias cuánticas mejoran la eficiencia de procesos como la fotosíntesis, la detección de la luz y otros procesos naturales.

   "Las máquinas cuánticas pueden tener aplicaciones en el campo de la información cuántica, donde la energía de las coherencias cuánticas se utiliza para realizar la manipulación de la información en el régimen cuántico", dijo Mazon.

   "Vale la pena recordar que incluso la fotosíntesis puede describirse de acuerdo con los principios de trabajo de una máquina cuántica, por lo que desentrañar los misterios de la termodinámica cuántica puede ayudarnos a comprender e interpretar mejor los diversos procesos naturales".