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Durante más de dos siglos, la física ha sostenido una idea central: para producir trabajo mecánico es indispensable una diferencia de temperatura. Sin calor, no hay motor. Sin embargo, un equipo de científicos de la Universidad de Granada (UGR) plantea un escenario distinto.
No se trata de ciencia ficción ni de una paradoja teórica, sino de un modelo real de motor cuántico que funciona sin gradientes térmicos, impulsado únicamente por una propiedad cuántica de la luz.
La investigación fue publicada en la revista científica Physical Review E y está firmada por Álvaro Tejero, Daniel Manzano y Pablo I. Hurtado, especialistas en física teórica y termodinámica cuántica. En el estudio, los autores proponen un tipo de motor que obtiene trabajo mecánico a partir de luz exprimida (squeezed light), replanteando al mismo tiempo qué significa “trabajo” dentro de la física cuántica.
El hallazgo no solo abre nuevas rutas para el desarrollo de motores cuánticos, sino que también introduce un debate de fondo: cómo se define y se mide el trabajo cuando entran en juego estados cuánticos no clásicos.
¿Qué es exactamente la “luz exprimida” y por qué es diferente?
El eje de esta propuesta es el fenómeno conocido como squeezing, o “luz exprimida”. Se trata de un tipo especial de estado cuántico del campo electromagnético.
En términos simples, el squeezing permite reducir las fluctuaciones cuánticas de una variable de la luz, como el campo eléctrico, a costa de aumentar las de otra.
Este comportamiento solo es posible gracias al principio de incertidumbre de Heisenberg, que impide conocer con precisión absoluta ciertos pares de magnitudes.
A diferencia de la luz común, estos estados no tienen equivalente en la física clásica. Hoy ya se utilizan en aplicaciones reales, como en el observatorio LIGO, donde la luz exprimida mejora la sensibilidad para detectar ondas gravitacionales.
La novedad del estudio de la UGR es que esta propiedad deja de ser solo una herramienta de medición y pasa a convertirse en una fuente directa de trabajo mecánico.
¿Cómo puede la luz producir trabajo sin usar calor?
El mecanismo se basa en un fenómeno bien conocido: la presión de radiación.
La luz, al incidir sobre un objeto, ejerce una fuerza. En sistemas microscópicos, esta fuerza puede mover componentes físicos.
El modelo propuesto utiliza un sistema optomecánico, donde una cavidad óptica contiene un espejo móvil. Al introducir luz en esta cavidad, la presión de radiación empuja el espejo y genera desplazamiento. Ese movimiento es trabajo mecánico.
Lo que cambia aquí es la naturaleza de la luz. Al emplear luz exprimida, el sistema es capaz de producir un tipo de energía útil que los autores denominan “trabajo no clásico”, ya que solo existe cuando la luz posee propiedades cuánticas.
No proviene del calor, ni de una diferencia de temperaturas, sino del carácter cuántico del estado de la luz.
¿Por qué este estudio cuestiona la definición clásica de “trabajo cuántico”?
Una parte central del artículo no es solo el motor, sino la crítica directa a la definición estándar de trabajo en sistemas cuánticos, formulada por el físico Robert Alicki en 1979.
Esta definición asocia el trabajo a los cambios de energía causados por modificaciones en el hamiltoniano del sistema. Según los autores, este enfoque no permite distinguir cuánta energía es realmente aprovechable cuando se usan estados no clásicos.
En el propio artículo señalan:
La energía contabilizada como trabajo en la definición estándar se invierte realmente en mantener el carácter cuántico del estado de la luz a través de procesos internos de dos fotones”.
Es decir, una parte de la energía no se convierte en trabajo útil, sino que queda “atrapada” sosteniendo el estado cuántico.
Por ello, el equipo propone medir el trabajo mediante el trabajo de expansión por presión de radiación, que permite aislar la fracción que sí puede convertirse en movimiento mecánico real.
Como afirman en el artículo:
Este enfoque clarifica el papel del squeezing como un recurso termodinámico independiente, desvinculado de los impulsos térmicos adicionales”.
Más que un nuevo motor, el estudio propone una nueva forma de pensar la conversión de energía en el régimen cuántico.
Con información de: El Imparcial
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