(Phys.org) —Os físicos propuseram um novo tipo de demônio de Maxwell - o agente hipotético que extrai trabalho de um sistema diminuindo a entropia do sistema - no qual o demônio pode extrair trabalho apenas fazendo uma medição, aproveitando as flutuações quânticas e a superposição quântica.

A equipe de Alexia Auffèves do CNRS e da Université Grenoble Alpes publicou um artigo sobre o novo demônio de Maxwell em uma edição recente da Cartas de revisão física .

"No mundo clássico, a termodinâmica nos ensina como extrair energia de flutuações térmicas induzidas em um grande sistema (como um gás ou água) acoplando-o a uma fonte quente, "Auffèves disse ao Phys.org." No mundo quântico, os sistemas são pequenos, e eles podem flutuar - mesmo se não estiverem quentes, mas simplesmente porque são medidos. Em nosso jornal, mostramos que é possível extrair energia dessas flutuações genuinamente quânticas, induzida por medição quântica. "

Nos anos desde que James Clerk Maxwell propôs o primeiro demônio por volta de 1870, muitas outras versões foram investigadas teórica e experimentalmente. Mais recentemente, os físicos começaram a investigar os demônios de Maxwell que operam no regime quântico, que um dia poderia ter implicações para as tecnologias de informação quântica.

A maioria das versões quânticas do demônio tem algumas coisas em comum:eles são termicamente acionados por um banho de calor, e o demônio faz medições apenas para extrair informações. As medições não extraem realmente nenhum trabalho, mas, ao contrário, a informação obtida pelas medições permite que o demônio atue no sistema de forma que a energia seja sempre extraída do ciclo.

O novo demônio de Maxwell difere das versões anteriores porque não há banho de calor - o demônio não é acionado termicamente, mas orientado por medição. Também, as medições têm várias finalidades:elas não apenas extraem informações sobre o estado do sistema, mas também são o "combustível" para extrair trabalho do sistema. Isto é porque, quando o demônio realiza uma medição em um qubit no sistema proposto, a medição projeta o qubit de um estado em uma superposição de estados, que fornece energia ao qubit simplesmente devido ao processo de medição. Em seu jornal, os físicos propuseram um experimento no qual medições quânticas projetivas de não demolição podem ser realizadas com pulsos de luz repetidos a cada 70 nanossegundos ou mais.

Uma vez que experimentos recentes já demonstraram a possibilidade de realizar medições em tais altas frequências, os físicos esperam que o novo demônio de Maxwell possa ser implementado prontamente usando a tecnologia existente. No futuro, eles também planejam investigar aplicações potenciais para computação quântica.

"Este motor é uma prova de conceito perfeita, evidenciando que a medição quântica tem alguma pegada energética, "Auffèves disse." Agora eu gostaria de reverter o jogo e usar esse efeito para estimar o custo energético das tarefas quânticas, se forem realizados na presença de alguma entidade de medição. Este é o caso de um computador quântico, que é continuamente 'medido' por seus arredores. Esse efeito é chamado de decoerência e é o maior inimigo da computação quântica. Nosso trabalho fornece ferramentas para estimar a energia necessária para neutralizá-lo. "

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