La búsqueda de usar la mecánica cuántica para extraer energía de la nada

Hota descubrió, para su sorpresa, que una simple secuencia de eventos en realidad podría hacer que un vacío cuántico se volviera negativo, para renunciar a la energía que aparentemente no poseía. “Al principio pensé que estaba equivocado”, dijo, “así que volví a calcular y verifiqué mi lógica, pero no pude encontrar ninguna falla.

El problema surge de la extraña naturaleza del vacío cuántico, que es un un tipo particular de nada que se acerca peligrosamente a parecerse a cualquier cosa. El principio de incertidumbre prohíbe que cualquier sistema cuántico se establezca en un estado perfectamente inactivo con energía exactamente cero. Como resultado, incluso un vacío siempre debe crepitar con fluctuaciones en los campos cuánticos que lo llenan. Estas fluctuaciones infinitas imbuyen a cada campo con una cantidad mínima de energía conocida como energía de punto cero. Los físicos dicen que un sistema con esta energía mínima está en estado fundamental. Un sistema en su estado básico es un poco como un automóvil estacionado en las calles de Denver, aunque está muy por encima del nivel del mar, no puede bajar más.

Ilustración: Revista Quanta

Aún así, Hota parecía haber encontrado un garaje subterráneo, y para abrir la puerta, se dio cuenta, solo tenía que usar el entrelazamiento interno del crujido del campo cuántico.

Las fluctuaciones continuas del vacío no se pueden usar para alimentar una máquina de movimiento perpetuo, por ejemplo, porque las fluctuaciones en un lugar determinado son completamente aleatorias. Si imagina conectar una batería cuántica elegante al vacío, la mitad de las fluctuaciones cargarían el dispositivo, mientras que la la otra mitad lo drenaría.

Pero los campos cuánticos están entrelazados: las fluctuaciones en un lugar tienden a coincidir con las fluctuaciones en otro lugar. En 2008, Hota publicó un artículo que describe cómo dos físicos, Alice y Bob, podrían usar estas correlaciones para extraer energía del estado fundamental que rodea a Bob. El esquema es algo como esto:

Bob se encuentra en necesidad de energía, quiere cargar esa elegante batería cuántica, pero a lo único que tiene acceso es al espacio vacío. Afortunadamente, su amiga Alice tiene un laboratorio de física completamente equipado en un lugar lejano. Alice mide el campo en su laboratorio, le inyecta energía y aprende acerca de sus fluctuaciones. Este experimento saca todo el campo de su estado fundamental, pero hasta donde sabe Bob, su vacío permanece en un estado de energía mínima, fluctuando aleatoriamente. .

Pero luego, Alice le envía a Bob sus hallazgos sobre la aspiradora alrededor de su ubicación, esencialmente diciéndole a Bob cuándo encender su batería. Después de que Bob lea su mensaje, puede usar su nuevo conocimiento para preparar un experimento que extrae energía del vacío, hasta la cantidad inyectada por Alice.

"Esta información le permite a Bob, si lo desea, cronometrar las oscilaciones", dijo. Eduardo Martín-Martínezun físico teórico de la Universidad de Waterloo y el Perimeter Institute que trabajó en uno de los nuevos experimentos (agregó que el concepto de tiempo es metafórico en lugar de literal debido a la naturaleza abstracta de los campos cuánticos).

Bob no puede sacar más energía de la que pone Alice, así que la energía se conserva. Y carece del conocimiento para extraer la energía cuando llega el mensaje de texto de Alice, por lo que ningún efecto viaja más rápido que la luz. El protocolo no viola ningún principio sagrado de la física del ph.

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