(Phys.org) - Os físicos demonstraram que os circuitos supercondutores - circuitos que têm resistência elétrica zero - podem funcionar como motores quânticos mecânicos semelhantes a pistão. A nova perspectiva pode ajudar os pesquisadores a projetar computadores quânticos e outros dispositivos com maior eficiência.

Os físicos, Kewin Sachtleben, Kahio T. Mazon, e Luis G. C. Rego da Universidade Federal de Santa Catarina em Florianópolis, Brasil, publicaram um artigo sobre seu trabalho em qubits supercondutores em uma edição recente da Cartas de revisão física.

Em seu estudo, os físicos explicam que os circuitos supercondutores são funcionalmente equivalentes aos sistemas quânticos nos quais as partículas quânticas fazem um túnel em um poço quântico duplo. Esses poços têm a capacidade de oscilar, o que significa que a largura do poço muda repetidamente. Quando isso acontece, o sistema se comporta como um pistão que se move para cima e para baixo em um cilindro, que muda o volume do cilindro. Este comportamento oscilatório permite que o trabalho seja executado no sistema. Os pesquisadores mostram que, no poço quântico duplo, parte deste trabalho vem da dinâmica quântica coerente, que cria atrito que diminui a produção de trabalho. Esses resultados fornecem um melhor entendimento da conexão entre o trabalho termodinâmico quântico e clássico.

"A distinção entre trabalho termodinâmico 'clássico', responsável pela transferência de população, e um componente quântico, responsável por criar coerências, é um resultado importante, "Mazon disse Phys.org . “A criação de coerências, por sua vez, gera um efeito semelhante ao atrito, causando uma operação não completamente reversível do motor. Em nosso trabalho, pudemos calcular a força de reação causada na parede do pistão quântico devido à criação de coerências. Em princípio, essa força pode ser medida, constituindo assim a possibilidade experimental de observar o surgimento de coerências durante o funcionamento do motor quântico. "

Um dos benefícios potenciais de ver os qubits supercondutores como motores quânticos é que isso pode permitir aos pesquisadores incorporar a dinâmica quântica coerente em tecnologias futuras, em particular os computadores quânticos. Os físicos explicam que um comportamento semelhante pode ser visto na natureza, onde as coerências quânticas melhoram a eficiência de processos como a fotossíntese, detecção de luz, e outros processos naturais.

"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, "Mazon disse." Vale lembrar que mesmo a fotossíntese pode ser descrita de acordo com os princípios de funcionamento de uma máquina quântica, portanto, desvendar os mistérios da termodinâmica quântica pode nos ajudar a entender e interpretar melhor os vários processos naturais. "

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