Correlações não clássicas e máquinas térmicas quânticas

Máquinas térmicas operando em regimes quânticos possuem dois principais tipos de operação, sendo eles motor e refrigerador. Enquanto o motor retira calor do reservatório quente e deposita parte deste no reservatório frio, tendo como resultado a extração de trabalho, o refrigerador retira calor de um ambiente frio e deposita calor em um ambiente quente, sendo necessário para isso a injeção de trabalho. Máquinas térmicas quânticas são caracterizadas pelo fato de que a substância de trabalho (ou refrigerante) é composta por um sistema quântico, por exemplo sistemas quânticos de dois níveis (qubits). Estamos interessados particularmente em máquinas que operam no ciclo de Otto quântico, composto por duas operações "adiabáticas" realizadas através de operações unitárias (strokes 1 e 3) e duas termalizações (strokes 2 e 4). Neste exame de qualificação apresentaremos resultados preliminares para a implementação experimental de um refrigerador quântico utilizando qubits de spin. Além da inerente natureza quântica do refrigerador iremos explorar efeitos associados a correlações não clássicas iniciais e termalização parcial com o reservatório frio. Mostraremos que é possível obter uma melhora de performance do refrigerador explorando correlações quânticas. Utilizamos, neste experimento de prova de princípios a técnica de Ressonância Magnética Nuclear (RMN), em que os qubits serão codificados em spins nucleares presentes na molécula de clorofórmio (CHCl3), o nucleo de hidrogênio faz o papel de substância refrigerante e o nucleo de carbono 13 opera como um heat bus para o calor que será retirado do ambiente frio.