Científicos logran ‘leer la mente’ del demonio de Maxwell

Representación del 'demonio de Maxwell'. /Wikipedia

El “demonio de Maxwell” es un famoso experimento del pensamiento en la física propuesto en 1867 por uno de los científicos más influyentes de la historia, James Clerk Maxwell, que contraviene la segunda ley de la termodinámica.

El físico ideó la hipótesis de que las partículas de gas en dos cajas adyacentes podían ser filtradas por un demonio que operaba una pequeña puerta, que permitía que solo partículas de energía rápida pasaran en una dirección y partículas de baja energía de manera opuesta dando como resultado que una caja gane una energía media más alta que la otra, lo que crea una diferencia de presión. Así, aunque el gas estaba inicialmente en equilibrio, el demonio puede crear una situación de no equilibrio y extraer energía, pasando por alto la segunda ley de la termodinámica. Para Maxwell, esta situación de no equilibrio podría usarse para obtener energía, no muy diferente a la energía obtenida cuando se libera el agua almacenada detrás de una presa.

Ahora, una investigación pionera publicada en Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS), ofrece una nueva visión del funcionamiento interno de la mente de este demonio. Un equipo de investigación internacional, liderado por la Universidad de Exeter (Reino Unido), han utilizado circuitos superconductores para llevarlo a la vida. El equipo no solo observó directamente la energía ganada por primera vez, sino que también rastreó cómo se almacena la información en la memoria del demonio.

En la reciente recreación del experimento realizada, los científicos eleboraron el demonio de Maxwell en forma de una cavidad resonante que extraía información y energía de un cúbit (bit cuántico) superconductor. Gracias a un alto control de los circuitos superconductores, los físicos han podido estudiar en detalle el procedimiento y la información guardados en la memoria del demonio.

Según una de las autoras del estudio, Janet Anders, de la Universidad de Exeter (Reino Unido), “la información sobre las propiedades de las partículas permanece almacenada en la memoria del demonio y conlleva un coste energético que reduce la ganancia de energía del demonio hasta convertirla en nula, resolviendo así la paradoja. El hecho de que el sistema se comporte según la mecánica cuántica significa que la partícula puede tener una energía alta y baja al mismo tiempo, y no solo una sola de estas opciones, como consideró Maxwell”. Asimismo, al leer la mente del demonio, los científicos han podido observar cómo la información cuántica interactúa con la termodinámica, y esperan que este nuevo demonio de Maxwell pueda ser aplicado fácilmente usando tecnología existente.

En el futuro, también planean investigar aplicaciones potenciales para la computación cuántica. A este respecto, la compañía canadiense D-wave ha anunciado el inicio de ventas de su nueva computadora cuántica y reveló el nombre del primer comprador de su sistema. El primer D-Wave 2000Q (de 2000 qubits o bits cuánticos) fue adquirido por la empresa Temporal Defense Systems Inc. especializada en seguridad cibernética. El dispositivo amplía la gama de computadoras de la empresa de este tipo. Entre sus posibles aplicaciones se anuncia una variedad de problemas de optimización, ciberseguridad y aprendizaje automático.

Beatriz de Vera
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