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Se existe uma lei da física que parece fácil de compreender, é a segunda lei da termodinâmica: o calor flui espontaneamente de corpos mais quentes para corpos mais frios. Mas agora, gentilmente e quase casualmente, Alexandre de Oliveira Jr. Apenas me mostrou que eu realmente não entendia.

Pegue esta xícara de café quente e esta jarra de leite frio, disse o físico brasileiro enquanto estávamos sentados em um café em Copenhague. Coloque-os em contacto e, com certeza, o calor fluirá do objeto quente para o frio, tal como o cientista alemão Rudolf Clausius declarou formalmente pela primeira vez em 1850. No entanto, em alguns casos, explicou De Oliveira, os físicos aprenderam que as leis da mecânica quântica podem conduzir o fluxo de calor ao contrário: do frio para o frio.

Isso não significa realmente que a segunda lei falhe, acrescenta ele enquanto seu café esfria de forma tranquilizadora. É verdade que a expressão de Clausius é o “limite clássico” da formulação mais completa reivindicada pela física quântica.

Os físicos começaram a apreciar as nuances desta situação há mais de duas décadas e têm explorado a versão mecânica quântica da segunda lei desde então. Agora, o pesquisador de pós-doutorado De Oliveira e colegas da Universidade Técnica da Dinamarca mostrou O tipo de “fluxo de calor fenomenal” habilitado na escala quântica pode ter usos convenientes e inteligentes.

Isto, dizem eles, pode servir como um método simples de detecção de “quantidade” – por exemplo, que um objecto está numa “superposição” quântica de múltiplos estados observáveis ​​possíveis, ou que dois desses objectos estão envolvidos em estados interdependentes – sem destruir esse fenómeno quântico subtil. Essa ferramenta de diagnóstico pode ser usada para confirmar se um computador quântico está realmente usando recursos quânticos para realizar cálculos. Pode até ajudar a compreender os aspectos quânticos da gravidade, um dos grandes objetivos da física moderna. Tudo o que é necessário, dizem os pesquisadores, é conectar um sistema quântico a um segundo sistema que possa armazenar informações sobre ele e a um dissipador de calor: um corpo capaz de absorver grandes quantidades de energia. Com esta configuração, você pode aumentar a transferência de calor para o dissipador de calor, mais do que seria classicamente permitido. Ao medir o quão quente está o dissipador, você pode detectar a presença de superposição ou emaranhamento no sistema quântico.