Un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Informática NII en Tokio y NTT Basic Research Laboratories BRL, Nippon Telegraph and Telephone Corporation en Japón han publicado una explicación de cómo los sistemas cuánticos pueden calentarse al enfriarse.
El documento apareció recientemente en Cartas de revisión física en febrero de 2018.
"Calentar por enfriamiento suena bastante contra-intuitivo, pero si el sistema tiene simetrías, la descomposición podría significar muchas cosas", dice Kae Nemoto, profesora de la División de Investigación de Principios de Informática en NII, que forma parte de la Investigación InteruniversitariaInstituto Corporativo Organización de Investigación de Información y Sistemas ROIS.
Nemoto y su equipo examinaron un sistema de subdominio doble acoplado a un único reservorio de temperatura constante. Cada subdominio contenía múltiples giros, una forma de momento angular transportado por partículas elementales como electrones y núcleos. Los investigadores consideraron la situacióndonde los giros dentro de cada subdominio están alineados uno con respecto al otro, pero los subdominios están alineados en sentido opuesto por ejemplo, todos hacia arriba en uno y todos hacia abajo en el segundo. Esto crea una cierta simetría en el sistema.
A medida que pasa el tiempo, los componentes del subdominio decaen en un proceso llamado relajación.
"Por lo general, esperamos que ambos dominios decaigan a la temperatura del depósito; sin embargo, cuando los dos dominios junto con un depósito mantienen una cierta simetría, el proceso de decaimiento aparentemente puede calentar el dominio más pequeño, incluso más allá del límite de temperatura alta".Dijo Nemoto
Los investigadores pueden controlar los dominios hasta cierto punto, mientras que el depósito es en realidad una entidad mucho más grande y desconocida que puede caracterizarse por parámetros macroscópicos, como la temperatura. Utilizan este sistema para predecir nuevas dinámicas y explorar los múltiples niveles de termalización, como la descomposición en un subdominio que excita los componentes de otro subdominio.
"Los procesos de enfriamiento ahora pueden calentar un subsistema", dijo Nemoto. "Nuestro caso es matemáticamente bastante simple, pero indica la rica dinámica causada por los procesos de disipación cuántica".
Dado que no todos los sistemas tienen simetría, Nemoto y su equipo desearían examinar más a fondo las complejas interacciones entre los subdominios y el reservorio ". Investigaremos más de estas dinámicas de decaimiento contraintuitivas y mostraremos cuándo y cómo podemos ver exactamente estas dinámicas", Dijo Nemoto, señalando que estos efectos podrían usarse para diseñar y controlar sistemas cuánticos.
El equipo para este proyecto fue Yusuke Hama, investigador postdoctoral en NII, William Munro, un distinguido científico sénior en NTT Basic Research Laboratories también profesor visitante en NII y Kae Nemoto. Este trabajo fue apoyado en parte por JapónMinisterio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología, así como la Sociedad de Japón para la Promoción de la Ciencia.
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Materiales proporcionados por Organización de Investigación de Información y Sistemas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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