Um estudo inovador publicado na Physical Review Letters em 4 de fevereiro, revelou uma abordagem inédita para detectar recursos quânticos, como emaranhamento e coerência, por meio da geração de calor. A pesquisa contou com a participação do brasileiro Alexssandre de Oliveira Jr., pós-doutorando em Física na Technical University of Denmark, e integra o grupo de pesquisa liderado por Jonatan Bohr Brask.
O “Heat as Witness of Quantum Properties” propõe um novo método para identificar assinaturas quânticas a partir da troca de calor entre um sistema quântico e um ambiente térmico, um conceito inspirado no famoso experimento mental do Demônio de Maxwell. O objetivo foi determinar o limite máximo de troca de calor quando o processo é auxiliado por uma memória quântica. Os pesquisadores derivaram restrições fundamentais de energia nesse cenário e demonstraram que estados quânticos podem manifestar propriedades não clássicas por meio da troca térmica.
Ao invés de depender de medições específicas do sistema, a abordagem desta pesquisa se baseia apenas em medições de energia fixas em uma ancila térmica, o que a torna uma alternativa mais acessível para identificar propriedades quânticas. O método abre portas para aplicações em áreas como termodinâmica quântica e teoria da informação quântica, oferecendo uma nova perspectiva para explorar os princípios fundamentais da mecânica quântica. “O resultado que encontramos tem um impacto muito significativo nas áreas de termodinâmica quântica, teoria da informação quântica e tópicos relacionados”, explica o cientista, em e-mail encaminhado à Sociedade Brasileira de Física (SBF).
Para ilustrar a aplicação do modelo, a equipe demonstrou a detecção de emaranhamento em estados isotrópicos e a identificação de coerência em sistemas de dois spins interagindo com um campo eletromagnético de um único modo. O estudo reforça a importância da termodinâmica quântica como uma ferramenta para compreender melhor os fenômenos quânticos e suas possíveis aplicações tecnológicas.
Com essa abordagem, os cientistas pavimentam o caminho para futuras investigações sobre a relação entre calor e informação quântica, contribuindo para o desenvolvimento de novas estratégias experimentais na identificação de recursos quânticos em diversos sistemas físicos.
(Colaborou Roger Marzochi)