Un motor a escala nanométrica que convierte la coherencia cuántica en trabajo mecánico, utilizando un único sistema cuántico como sustancia de trabajo.Un motor cuántico es un motor nanométrico teórico o experimental que extrae trabajo mecánico de la coherencia cuántica, es decir, de las delicadas relaciones de fase entre los estados cuánticos. A diferencia de un motor clásico que quema combustible o utiliza gradientes de calor, un motor cuántico opera sobre un único sistema cuántico, como un átomo, un ion o un circuito superconductor, como sustancia de trabajo. La idea es aprovechar la naturaleza ondulatoria de las partículas cuánticas para generar movimiento dirigido, a menudo haciendo pasar al sistema por una secuencia de estados cuánticos que produzca un desplazamiento o rotación netos.
El concepto surgió a principios de la década de 2000 a partir de propuestas teóricas en termodinámica cuántica, con contribuciones notables de investigadores como M. O. Scully y otros que exploraron los motores térmicos cuánticos. Sin embargo, el término específico 'motor cuántico' y su realización experimental son aún incipientes, por lo que no se atribuye canónicamente un inventor único.
El motor típicamente se basa en un ciclo cerrado de operaciones cuánticas, análogo a un ciclo termodinámico. Por ejemplo, una partícula cuántica en superposición de dos estados espaciales puede hacerse interferir, y controlando cuidadosamente la fase y la amplitud de estos estados, la distribución de probabilidad se desplaza para favorecer una dirección. Ciclos repetidos, a menudo impulsados por pulsos láser o campos de microondas, acumulan este sesgo en un movimiento mecánico medible, como la rotación de un ion atrapado o la traslación de un oscilador nanomecánico. La clave es que la coherencia, no la energía térmica, proporciona el 'combustible'.
Los motores cuánticos se están explorando como componentes para futuras máquinas cuánticas, como sensores ultrasensibles o actuadores en computación cuántica, donde el control preciso a escala nanométrica es esencial.
En algunas propuestas, un motor cuántico puede operar a temperatura cero, extrayendo trabajo puramente de la coherencia cuántica sin ningún flujo de calor, lo cual es imposible para los motores clásicos.
