Un equipo de físicos de Francia y Reino Unido ha recreado con circuitos superconductores el 'demonio de Maxwell', un experimento diseñado para ilustrar la segunda ley de la termodinámica. Se considera un paso importante para el desarrollo de una teoría para los procesos termodinámicos a escala nanométrica.
Un nuevo estudio publicado en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences' ha permitido observar directamente por primera vez la energía que obtiene el 'demonio' y echar un vistazo a cómo se almacena la información en su memoria.
El 'demonio' o paradoja de Maxwell
En 1867, el físico escocés James Clerk Maxwell desafió la segunda ley de la termodinámica, según la cual entre dos cuerpos de diferente temperatura no se puede transmitir el calor del cuerpo frío al cuerpo caliente sin un trabajo que genere este flujo, aumentando siempre la entropía en un sistema cerrado. Para ello concibió un experimento teórico conocido como la paradoja de Maxwell.
En el marco del experimento, Maxwell tomó un recipiente de gas herméticamente sellado, dividido en dos partes con una pared interior que contaba con una trampilla, que sería manipulada por un 'demonio' capaz de separar las partículas calientes de las frías, creando así una diferencia de temperatura, lo que contravendría las leyes de la termodinámica.
Leyendo la mente del 'demonio'
En la recreación del experimento realizada ahora, los científicos eleboraron el 'demonio de Maxwell' en forma de una cavidad resonante que extraía información y energía de un cúbit superconductor.
Gracias a un alto control de los circuitos superconductores, los físicos han podido estudiar en detalle la memoria del 'demonio' después del procedimiento y la información guardada por este sobre el cúbit.
Una de las autoras del estudio, Janet Anders, de la Universidad de Exeter (Reino Unido), ha indicado que "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", señala Anders. Asimismo, los científicos han conseguido prácticamente leer la mente del 'demonio' y observar cómo la información cuántica interactúa con la termodinámica.