Motor Térmico Quântico Superradiante

A física quântica revolucionou disciplinas clássicas como mecânica, física estatística e eletrodinâmica. No entanto, um ramo do conhecimento científico parece intocado: a termodinâmica. A principal motivação por trás da termodinâmica é desenvolver motores térmicos eficientes. A tecnologia tem a tendência de miniaturizar motores, chegando a regimes quânticos. O desenvolvimento de motores térmicos quânticos (MTQs) requer um campo emergente de termodinâmica quântica. Estudos sobre MTQs debatem se a coerência quântica pode ser utilizada como um recurso. Exploramos uma alternativa onde pode funcionar como um catalisador eficaz. Propomos um MTQ que consiste em um gás de fótons dentro de uma cavidade óptica como fluido de trabalho e aglomerados atômicos coerentes quânticos como combustível. Utilizando a superradiância, onde um aglomerado pode irradiar quadraticamente mais rápido do que um único átomo, mostramos que a produção de trabalho se torna proporcional ao quadrado do número de átomos. Além do valor prático de aumentar o MTQ, nosso resultado é uma diferença fundamental entre um combustível quântico e seu contraparte clássico.