Físicos descobrem um comportamento surpreendente semelhante ao quântico em pequenas gotículas saltitantes: WebCuriosos

A física quântica é fundamentalmente estranha, tanto que precisamos de experimentos mentais com gatos escondidos em caixas e metáforas de moedas girando para começar a compreender suas leis.

No entanto, mesmo no nosso mundo clássico, onde a física é mais intuitiva, nuances do comportamento quântico podem ser representadas através de cenários relativamente simples.

Pesquisadores que fazem experiências com minúsculas gotículas de óleo escorrendo por dois canais adjacentes em um banho de fluido vibrante descobriram que o comportamento das gotículas corresponde a um famoso experimento de pensamento quântico.

“Acontece que este experimento hidrodinâmico de onda piloto exibe muitas características de sistemas quânticos que antes eram consideradas impossíveis de entender de uma perspectiva clássica”, disse ele. diz John Bush, dinamicista de fluidos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

Bush e seu colega, o físico do MIT Valeri Frumkin, imitaram o Testador de bomba Elitzur-Vaidman – um exemplo bem conhecido de medição sem interação – ser capaz de derivar detalhes sobre o estado quântico de um objeto usando a carícia suave da onda de outro objeto sem perturbar a natureza delicada de nenhum deles.

A abordagem foi aplicada à tecnologia de imagem de baixa intensidade, embora, apesar de seus usos, não haja consenso sobre o que significa fisicamente “livre de interação”.

No experimento do testador de bomba, um fóton é dividido em dois estados ao mesmo tempo (uma superposição). Esses dois estados viajam por um dos dois canais e, na metade do tempo, um desses canais contém uma 'bomba' – uma analogia para um objeto que pode destruir a superposição ao absorver um fóton e ter seu próprio estado quântico destruído no processo

Se um fóton emergir do sistema, é provável que não tenha atingido nenhuma bomba. Agora, a magia da física quântica é que o estado do fóton dividido quando é recombinado em um único todo também pode nos dizer se a bomba estava lá ou não – mesmo quando o fóton tomou o outro canal – sem nunca “detonar” a bomba.

Isto não faz sentido do ponto de vista da física clássica, mas é por isso que temos a física quântica. Em termos básicos, a bomba interfere nas probabilidades que a superposição cria para o fóton. Essa interferência pode ser detectada quando a natureza ondulatória do fóton é medida no final.

É, portanto, surpreendente encontrar o mesmo resultado neste estudo em uma configuração clássica.

As gotículas tomaram o lugar dos fótons, e as ondulações líquidas que elas criaram agiram como o probabilidades de superposição – se essas ondulações em expansão atingirem a bomba, isso afetará a gota à medida que os dois canais se fundirem novamente, mesmo que a própria gota tenha tomado o outro canal.

Tecnicamente, o experimento tem mais em comum com uma interpretação de experimentos quânticos chamada teoria da onda piloto, onde ondulações interativas transportando minúsculas partículas de surf guiam as características de um objeto.

Estatisticamente, o experimento clássico correspondeu ao testador de bombas Elitzur-Vaidman. Os pesquisadores dizem que isso mostra uma ponte entre o mundo fixo e sólido da física clássica e o reino quântico, mais confuso e menos certo.

Isto nos ajuda a entender mais sobre por que comportamentos quânticos, como ondas de possibilidade, parecem “colapsar” em estados discretos.

“Aqui temos um sistema clássico que fornece as mesmas estatísticas que surgem no teste da bomba quântica, que é considerada uma das maravilhas do mundo quântico”, diz Arbusto.

“Na verdade, descobrimos que o fenômeno não é tão maravilhoso, afinal. E este é outro exemplo de comportamento quântico que pode ser entendido de uma perspectiva realista local.”

A pesquisa foi publicada em Revisão Física A.