Luz y átomos: cómo la anisotropía controla el calor exprés
La luz y los átomos, como bailarines, pueden moverse al unísono o en desorden. Cuando su interacción es anisotrópica —es decir, depende de la dirección—, el baile se complica. En un nuevo trabajo, los físicos consideraron un modelo donde muchos átomos (qubits) interactúan colectivamente con un campo de luz anisotrópico, y cada componente está conectado a un reservorio térmico. Resulta que la anisotropía puede cambiar radicalmente el flujo de calor a través del sistema.
El número de átomos actúa como un amplificador: a medida que crece, los picos del flujo de calor se vuelven más altos y los valles más profundos. En el límite de un número infinito de átomos (límite termodinámico), se lograron derivar fórmulas simples que establecen el límite superior del flujo de calor para sistemas finitos. Estas fórmulas describen un proceso similar al cotúnel, donde el calor no se transfiere de a uno, sino en porciones coordinadas.
El diodo térmico —un dispositivo que conduce el calor mejor en una dirección que en la otra— también depende de la anisotropía. Ajustar la interacción de la luz con los átomos abre el camino para controlar el calor a nivel cuántico, lo que podría ser útil en la microelectrónica del futuro.
En el modelo de Dicke, la anisotropía de la interacción puede dar lugar a transiciones de fase cuánticas inusuales, donde las propiedades del sistema cambian abruptamente ante una variación suave de los parámetros.