Uma equipe de pesquisadores do Instituto Nacional de Informática (NII) em Tóquio e NTT Basic Research Laboratories (BRL, A Nippon Telegraph and Telephone Corporation) no Japão publicou uma explicação de como os sistemas quânticos podem ser capazes de se aquecer por meio do resfriamento. O artigo deles apareceu recentemente em Cartas de revisão física .

"O aquecimento por resfriamento soa bastante contra-intuitivo, mas se o sistema tiver simetrias, decadência pode significar muitas coisas, "diz Kae Nemoto, professor da Divisão de Princípios de Pesquisa em Informática da NII, que faz parte da Organização de Pesquisa de Sistemas e Informação (ROIS) do Instituto de Pesquisa Inter-Universitária Corporation.

Nemoto e sua equipe examinaram um sistema de subdomínio duplo acoplado a um único reservatório de temperatura constante. Cada subdomínio continha vários spins - uma forma de momento angular transportado por partículas elementares, como elétrons e núcleos. Os pesquisadores consideraram a situação em que os spins dentro de cada subdomínio estão alinhados entre si, mas os próprios subdomínios estão alinhados de forma oposta (por exemplo, todos acima em um e todos abaixo no segundo). Isso cria uma certa simetria no sistema.

Conforme o tempo passa, os componentes do subdomínio decaem em um processo chamado relaxamento.

"Usualmente, esperamos que ambos os domínios diminuam para a temperatura do reservatório; Contudo, quando os dois domínios acoplados a um reservatório mantêm uma certa simetria, o processo de decadência pode aparentemente aquecer o domínio menor, mesmo além do limite de alta temperatura, "Nemoto disse.

Os pesquisadores podem controlar os domínios até certo ponto, enquanto o reservatório é realmente muito maior, entidade desconhecida que pode ser caracterizada por parâmetros macroscópicos, como temperatura. Eles usam este sistema para prever novas dinâmicas e explorar os vários níveis de termalização, como a degradação em um subdomínio excitando os componentes de outro subdomínio.

"Os processos de resfriamento agora podem aquecer um subsistema, "Nemoto disse." Nosso caso é matematicamente bastante simples, mas indica a rica dinâmica causada pelos processos dissipativos quânticos. "

Uma vez que nem todos os sistemas têm simetria, Nemoto e sua equipe gostariam de examinar mais a fundo as complexas interações entre os subdomínios e o reservatório. "Vamos investigar mais sobre essas dinâmicas de decadência contra-intuitivas e mostrar quando e como exatamente podemos ver essas dinâmicas, "Nemoto disse, observando que esses efeitos podem ser usados ​​para projetar e controlar sistemas quânticos.