26/04/2011 - Enfriando con calor

Menéame

Un sistema cuántico puede ser enfriado con un chorro de luz caliente incoherente. Ésta es la sorprendente conclusión a la que han llegado físicos teóricos que trabajan en Alemania, quienes han demostrado que la tasa de enfriamiento puede incrementarse, a veces, poniendo en contacto un sistema en con una entidad caliente. El esquema – que no se ha puesto a prueba en laboratorio – podría ofrecer una forma simple de enfriar dispositivos cuánticos.

Desde la década de 1980, los físicos han estado enfriando gases de átomos usando luz láser coherente. Este método funciona a través de la absorción y emisión de fotones por parte de los átomos de tal forma que, gradualmente, los átomos pierden momento. Esta técnica sólo funciona si la luz es coherente – si la luz no es coherente, simplemente calienta el gas.

Pero ahora, Jens Eisert y Andrea Mari de la Freie Universitaet Berlin han logrado una forma de usar luz incoherente para enfriar un sistema cuántico. Su sistema es un oscilador mecánico cuántico acoplado a dos modos ópticos – sin embargo, Eisert enfatiza que puede aplicarse a un amplio rango de sistemas cuánticos de tres modos.

Modos caliente y frío

El proceso se inicia con el oscilador mecánico en un estado caliente o de alta energía. Uno de los modos ópticos es frío, lo cual indica que la energía puede, potencialmente, fluir desde el oscilador al modo frío—enfriando el oscilador.

El segundo modo óptico es caliente, lo que significa que contiene un gran número de fotones incoherentes y está sujeto a fluctuaciones térmicas. De acuerdo con los cálculos de Eisert y Mari, este modo caliente tiene dos efectos sobre la temperatura del oscilador mecánico. Un efecto es obvio; el modo caliente calienta el oscilador. El segundo efecto inesperado es que las fluctuaciones en el modo caliente incrementan la tasa a la que se transfiere la energía desde el oscilador al modo frío. La clave para una aplicación práctica de la técnica es asegurar que el segundo efecto es el dominante.

Eisert dice que el sistema es similar a un transistor, dado que la aplicación de calor en el modo óptico caliente da como resultado un incremento proporcional del flujo de calor desde el oscilador mecánico al modo frío.

De acuerdo con Eisert, hay distintos grupos experimentales trabajando para realizar el sistema en el laboratorio. Las posibles aplicaciones del efecto incluyen el enfriamiento de dispositivos cuánticos, tales como relojes atómicos o diminutos resonadores mecánicos, usando luz incoherente procedente de los relativamente baratos LEDs.

Escrito por Kanijo

Artículo publicado por Hamish Johnston el 19 de abril de 2011 en physicsworld.com

Barcelona volverá a convertirse en punto de encuentro del ecosistema de la inteligencia artificial en Cataluña con la duodécima edición del AI Congress, que ampliará a tres días su programa para abordar cómo la inteligencia artificial está transformando la sociedad y la actividad económica, con especial atención en algunos de los grandes retos que ...

El Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos Industriales de Madrid (COGITIM) ha lanzado una nueva edición del Curso de Adaptación al Grado para Ingenieros Técnicos Industriales, en colaboración con la Universidad Alfonso X el Sabio (UAX). Presentado el 15 de septiembre de 2026, este programa formativo está dirigido a profesionales que buscan actualizar y reforzar sus ...

España está a punto de dar un paso de gigante en el ámbito de las energías renovables marinas, y durante tres días Valencia será el lugar donde el sector discuta cómo hacerlo. Las XVI Jornadas Técnicas ENERMAR 2026, organizadas por laAsociación de Ingenieros Navales y Oceánicos de España bajo el lema“The Ocean and Renewable ...