Midiendo trabajo en Mecánica Cuántica

Notable experimento en el que participó el Grupo de Información Cuántica y Fundamentos del DF Exactas UBA

- Por Guillermo Mattei -

En las últimas semanas la comunidad física mundial asistió a un bello e impactante maridaje teoría-experimento. La esencia misma de la creación de conocimiento en Física. A mayor sofisticación del corpus teórico, mayor impactan sus contrapartes experimentales.

Hoy la revista Nature Communications publica “Using a quantum work meter to test nonequilibrium fluctuation theorems” de los autores Federico Cerisola, Augusto Roncaglia y Juan Pablo Paz (IFIBA-Exactas UBA-CONICET), junto a colaboradores de la Universidad Ben Gurión (Israel). Ciertamente se trata de otro notable doble juego teoría-experimento.

Federico Cerisola, becario doctoral (CONICET) del Grupo de Información Cuántica y Fundamentos del DF Exactas UBA lo explica: “Nuestro eje de trabajo es el concepto de trabajo en termodinámica de sistemas cuánticos”. Una tarea nada sencilla, al menos vista desde la termodinámica clásica. Cerisola continúa: “La manera que se usa para cuantificar el trabajo en sistemas aislados se basa en medir energías a dos tiempos diferentes”. Sin embargo, las perturbaciones que se introducen en este tipo de abordajes son difíciles de controlar. “Nosotros hicimos la propuesta teórica de una sóla medida al final del proceso pero acoplándole, al sistema bajo estudio, otro auxiliar que hace las veces de registro de las variaciones de energía”, indica Cerisola.

En ese punto es cuando el doble juego teoría-experimento hace su aparición: el Grupo de Información Cuántica y Fundamentos se conecta con un grupo experimental de la Universidad Ben Gurión para el cual adaptan -en el trabajo que hoy se publica- su manera teórica de hacer el experimento en función de los recursos operativos del laboratorio, fundamentalmente apto para la manipulación de condensados de Bose-Einstein. “Lo que tiene de bueno este experimento es que permite hacer decenas de miles de mediciones independientes en simultáneo. O sea, una foto de la distribución de probabilidad del trabajo”, remarca Cerisola. La medición del trabajo resultante de este experimento posee la característica novedosa de ser muy directa comparada con las estrategias usuales de reconstrucción de la medida.

¿El futuro? “Todo esto lo hacemos para chequear unos teoremas muy trascendentes llamados de fluctuación que conectan la termodinámica del equilibrio con la del desequilibrio. Luego, lo que pretendemos ahora es extender estos estudios a los casos donde se introduce ruido, por un lado, y coherencia por otro”, concluye Cerisola.

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DOI: 10.1038/s41467-017-01308-7