Termodinámica cuántica mesoscópica: una nueva frontera de la física experimental

En la última década, los experimentadores han demostrado su impresionante capacidad para controlar modos mecánicos dentro de objetos mesoscópicos hasta el nivel cuántico: ahora es posible crear estados de Fock mecánicos, entrelazar modos mecánicos de objetos distintos y almacenar información cuántica o transferirla de un qubit a otro, entre las muchas posibilidades encontradas en la literatura actual. De hecho, la mecánica es cuántica, muy al igual que los giros o los grados de libertad electromagnéticos; y todo esto se refiere, en particular, como un nuevo recurso de ingeniería para tecnologías cuánticas. Sin embargo, hay mucho más más allá de este aspecto utilitario: invocando las discusiones originales de Braginsky y Caves, donde un oscilador cuántico se considera como un detector cuántico para un campo clásico, a saber, una onda gravitacional, que también es una capacidad de detección única para campos cuánticos. El tema de estudio son entonces los baños a los que el modo mecánico está acoplado, ya sean conocidos o desconocidos en la naturaleza. Esta Perspectiva trata sobre esta nueva potencialidad que aborda la termodinámica estocástica, potencialmente hasta su versión cuántica, la búsqueda de un campo (aleatorio) subyacente fundamental postulado en teorías recientes que puede estar afiliado a la clase de modelos de colapso de la función de onda, y cuestiones más generales de la materia condensada como la verdadera naturaleza de los esquemas de dos niveles elusivos (y ubicuos) presentes en todos los objetos mecánicos. Sin embargo, tal investigación resulta ser mucho más exigente que el uso de unos pocos modos mecánicos cuánticos: todos los baños conocidos tienen que ser identificados, los experimentos tienen que llevarse a cabo en equilibrio, y la palabra “mecánica” necesita ser justificada por una verdadera capacidad para mover sustancialmente el centro de masa cuando se aplica un tono de conducción apropiado al sistema.