Esboço mostrando o ciclo do motor quântico realizado com um centro de vacância de nitrogênio (NV). A esfera superior (laranja) em cada imagem indica o estado do centro NV no início de cada ciclo, que é clássico (esquerda) ou quântico (direita), dependendo se o estado inicial é quântico coerente. Durante o curso de trabalho (seta amarela), o centro NV perde energia, indicado por ΔzΔz. A energia perdida é retirada do centro NV como trabalho. Um pulso de micro-ondas verde (seta verde) é então aplicado ao centro, conectando-o a dois banhos termais, uma ação que restaura o estado inicial. O ciclo então começa novamente. Crédito:APS / Alan Stonebraker
Uma equipe internacional de pesquisadores mediu um aumento de potência quântica em um motor de reforço quântico pela primeira vez. Em seu artigo publicado na revista Cartas de revisão física , o grupo descreve seus experimentos com motores de aumento quântico e o que eles aprenderam.
Os físicos estudaram os motores térmicos quânticos por muitos anos - eles funcionam de maneira semelhante aos motores térmicos clássicos, mas seu "fluido de trabalho, "que se comporta de maneiras que lembram o vapor em uma máquina a vapor, pode estar em uma superposição coerente. Isso levou muitos no campo a se perguntar se os motores quânticos poderiam realmente funcionar melhor do que os motores clássicos que vemos ao nosso redor todos os dias. Apenas quatro anos atrás, uma equipe da Universidade Hebraica de Jerusalém afirmou ter encontrado a resposta, relatando uma teoria que sugeria que os motores quânticos poderiam, na verdade, ser mais eficiente do que os motores clássicos. Neste novo esforço, os pesquisadores realizaram experimentos mostrando que a teoria estava correta.
Em seus experimentos, os pesquisadores construíram uma máquina de calor quântico começando com uma vacância de nitrogênio (NV) no centro de um diamante - eles sugeriram que seus dois níveis de energia mais baixos representavam os dois níveis de um qubit, e neste caso, serviu como fluido de trabalho. O papel de dois banhos termais foi desempenhado por níveis de energia mais elevados. Os pesquisadores colocaram seu NV em um campo magnético, o que resultou em uma reversão dos níveis de energia, representando o estado inicial do motor. Um golpe de trabalho foi instigado disparando um pulso de micro-ondas no NV, o que forçou o qubit a girar em um ângulo ajustável. A rotação do qubit reduziu a quantidade de energia no centro do NV, que a equipe extraiu. Os pesquisadores então dispararam um laser verde no NV, forçando os níveis de qubit a se acoplarem aos banhos termais, o que fez com que os centros voltassem ao seu estado inicial. Os pesquisadores repetiram o experimento 100, 000 vezes, mudando os tempos de ciclo. Eles relatam que, para pequenos ângulos de rotação qubit, a saída de potência foi muito maior do que para o mesmo tipo de motor sem coerência - demonstrando que seu motor era mais eficiente do que um motor clássico.
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