Científicos de Granada crean un motor cuántico que funciona sin calor gracias a una
propiedad de la luz
Investigadores de la Universidad de Granada demuestran que se puede obtener trabajo mecánico a partir de luz exprimida sin usar calor, redefiniendo los límites de la termodinámica cuántica.
Ilustración conceptual del efecto de squeezing cuántico, donde la incertidumbre de las ondas se reduce en una dirección a costa de aumentarla en otra. Este fenómeno es clave para generar trabajo en el motor cuántico sin necesidad de calor. Fuente: ChatGPT
Eugenio M. Fernández Aguilar
Físico, escritor y divulgador científico
muyinteresante.okdiario.com/Creado: 25.01.2026
¿Qué pasaría si fuera posible hacer funcionar un motor sin calor? No se trata de ciencia ficción ni de un simple juego teórico, sino de una propuesta real desarrollada por un equipo de investigadores de la Universidad de Granada. Estos científicos han diseñado un modelo de motor cuántico que funciona gracias a una propiedad exclusiva de la luz, conocida como squeezing, sin necesidad de diferencias de temperatura.
El estudio, publicado en la revista Physical Review E y liderado por Álvaro Tejero, Daniel Manzano y Pablo I. Hurtado, no solo introduce este nuevo tipo de motor, sino que también replantea conceptos fundamentales de la termodinámica cuántica. En concreto, los autores demuestran que la definición clásica de trabajo, adaptada a sistemas cuánticos desde los años 70, no es adecuada cuando se trata de aprovechar estados no clásicos de la luz. Este hallazgo implica una revisión profunda sobre qué entendemos por “trabajo” en el contexto de la física cuántica.
El squeezing: un recurso cuántico sin equivalente clásico
En el corazón de este avance se encuentra el fenómeno del squeezing, o “luz exprimida”, una forma particular de manipular el estado cuántico de un campo electromagnético. Este estado reduce las fluctuaciones cuánticas en una de las componentes del campo eléctrico a costa de aumentarlas en la otra, algo que solo es posible gracias al principio de incertidumbre de Heisenberg.
Este tipo de luz no tiene equivalente en el mundo clásico. Su manipulación ya se emplea en experimentos de alta precisión como los del observatorio LIGO para la detección de ondas gravitacionales. Pero en este caso, el equipo de la UGR ha dado un paso más: han propuesto un modelo en el que ese estado cuántico de la luz puede convertirse directamente en trabajo mecánico, sin necesidad de gradientes térmicos.
Lo que hace posible este proceso es la presión de radiación, es decir, la fuerza que la luz puede ejercer sobre objetos físicos. En un sistema optomecánico con un espejo móvil, como el que usan en su propuesta, esa presión puede desplazar el espejo, realizando trabajo. La novedad es que, al introducir luz exprimida en ese sistema, se genera un tipo de trabajo que los autores llaman trabajo no clásico, ya que solo puede existir si la luz tiene estas propiedades cuánticas.
Redefiniendo el concepto de trabajo cuántico
Una parte central del estudio es crítica con la definición tradicional de trabajo en física cuántica, formulada por Alicki en 1979. Esta se basa en los cambios de energía debidos a modificaciones en el hamiltoniano del sistema. Sin embargo, según los autores, esta definición no permite identificar correctamente el trabajo mecánico extraíble cuando intervienen estados no clásicos.
Como señalan en el artículo, “la energía contabilizada como trabajo en la definición estándar se invierte realmente en mantener el carácter cuántico del estado de la luz a través de procesos internos de dos fotones”. Esta energía, por tanto, no puede extraerse como trabajo útil, ya que está “bloqueada” en sostener el recurso cuántico.
Para resolver esta limitación, los autores proponen usar una magnitud alternativa: el trabajo de expansión por presión de radiación. Este enfoque permite distinguir la parte realmente aprovechable de la energía. En palabras del artículo, “adoptamos el trabajo de expansión como un observable termodinámico robusto para cuantificar el trabajo mecánico neto extraíble del sistema”.
Un motor cuántico sin diferencias de temperatura
A partir de este planteamiento, los investigadores desarrollaron un motor de Otto cuántico, un ciclo termodinámico adaptado al entorno cuántico. A diferencia de su equivalente clásico, en este modelo no se requiere una diferencia de temperatura entre dos focos térmicos.
En su lugar, el motor funciona mediante un ciclo compuesto por cuatro etapas: compresión y expansión de una cavidad óptica con un espejo móvil, y dos procesos isócronos en los que el sistema se pone en contacto con baños térmicos a la misma temperatura, pero con distinto grado de squeezing. Es esta diferencia en el squeezing —y no un gradiente térmico— la que alimenta el motor.
Las simulaciones numéricas confirman que este motor produce trabajo neto de forma consistente con las leyes de la termodinámica. Además, el análisis revela un comportamiento inesperado: existe un valor óptimo de temperatura, distinto de cero, para el cual la producción de trabajo es máxima, debido a una interacción compleja entre efectos térmicos y cuánticos.
Potencial experimental y tecnología disponible
Una de las virtudes de este estudio es que no se limita al terreno teórico. Los autores subrayan que los niveles de squeezing necesarios para poner en marcha este tipo de motor están al alcance de la tecnología experimental actual. En concreto, mencionan que “plataformas actuales como cavidades ópticas o circuitos superconductores de microondas pueden lograr los niveles de squeezing requeridos”.
Esto abre la puerta a la validación experimental de motores cuánticos basados en estados no clásicos de la luz. También refuerza la idea de que el squeezing no es solo una curiosidad cuántica, sino un recurso energético con aplicaciones concretas en el diseño de tecnologías futuras.
Más allá del desarrollo de motores, este trabajo podría influir en otros campos emergentes como las baterías cuánticas, la computación basada en recursos cuánticos o los sensores de ultra alta precisión.
El valor conceptual del trabajo no clásico
Además de sus implicaciones prácticas, el motor propuesto desafía nociones fundamentales sobre la conversión de energía. En física clásica, no existe una forma de obtener trabajo mecánico sin una diferencia de temperatura. Pero en este caso, lo que impulsa el sistema es una característica puramente cuántica de la luz.
Este avance sitúa al squeezing como un recurso termodinámico autónomo, al margen de las fuentes térmicas convencionales. Como afirman los autores en el artículo: “este enfoque clarifica el papel del squeezing como un recurso termodinámico independiente, desvinculado de los impulsos térmicos adicionales” .
El modelo también permite identificar cuánta energía se invierte en mantener el estado cuántico frente a cuánto trabajo útil se extrae. Esta distinción podría ser clave para optimizar procesos cuánticos en dispositivos reales.
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Referencias
A. Tejero, D. Manzano, P.I. Hurtado. Squeezing light to get nonclassical work in quantum engines. Physical Review E. DOI: 10.1103/PhysRevE.109.014125.
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