Um motor térmico quântico que fornece simultaneamente trabalho e refrigeração

As leis da termodinâmica afirmam que o calor flui naturalmente de sistemas ou regiões mais quentes para sistemas ou regiões mais frias até que um estado de equilíbrio térmico seja alcançado. Pesquisadores da Universidade Normal de Qufu, da Universidade de Hong Kong e da Universidade de Palermo observaram recentemente um efeito térmico anômalo que permite que um sistema quântico absorva calor de reservatórios térmicos mais frios.

Este efeito incomum, descrito num artigo na Physical Review Letters, foi aproveitado para desenvolver um novo motor térmico quântico que produz simultaneamente trabalho (ou seja, energia mecânica criada pela conversão de calor em movimento ou energia) e refrigeração. Os pesquisadores posteriormente projetaram um novo motor quântico Otto, um dispositivo que converte calor em trabalho útil.

Realizamos experimentalmente tanto o fluxo anômalo quanto o motor em uma plataforma fotônica, obtendo resultados que confirmam totalmente nossas previsões teóricas", explicou Man. Primeiro, identificamos uma nova forma de fluxo de calor anômalo, mostrando que a coerência quântica pode alterar fundamentalmente a forma como o calor é trocado entre os sistemas”, disse Giulio Chiribella, coautor do artigo.

Terceiro, esclarecemos uma importante questão fundamental ao provar que esses efeitos não são assinaturas exclusivas de ordem causal indefinida, mas também podem ser reproduzidos dentro de uma estrutura causal definida. No futuro, o design da equipa e o fluxo de calor anómalo que relataram poderão ser usados ​​para desenvolver outras tecnologias quânticas promissoras que manipulam o calor e a energia de formas fundamentalmente novas.

Embora o mecanismo apresentado no artigo recente ainda seja uma prova de princípio, ele poderia potencialmente abrir novos caminhos para resfriar processadores quânticos e gerenciar o calor em sensores quânticos, tecnologias de imagem ou dispositivos em nanoescala. Contamos com leitores como você para manter vivo o jornalismo científico independente.

Qing-Feng Xue et al, Fluxos de calor anômalos e motor quântico Otto com ordem causal (in)definida, Physical Review Letters (2026).

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