O entrelaçamento quântico agora foi observado diretamente em escala macroscópica: WebCuriosos

O emaranhamento quântico é a ligação de duas partículas ou objetos, mesmo que estejam distantes – suas respectivas propriedades estão ligadas de uma forma que não é possível sob as regras da física clássica.

É um fenômeno estranho que Einstein descreveu como “ação assustadora à distância“, mas sua estranheza é o que o torna tão fascinante para os cientistas. Em um Estudo de 2021o emaranhamento quântico foi diretamente observado e registrado em escala macroscópica – uma escala muito maior do que as partículas subatômicas normalmente associadas ao emaranhamento.

As dimensões envolvidas ainda são muito pequenas do nosso ponto de vista – as experiências envolveram dois minúsculos tambores de alumínio com um quinto da largura de um fio de cabelo humano – mas no domínio da física quântica são absolutamente enormes.

“Se você analisar os dados de posição e impulso dos dois tambores de forma independente, cada um deles simplesmente parece quente”, disse o físico John Teufeldo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) dos EUA, no ano passado.

“Mas olhando para eles juntos, podemos ver que o que parece ser um movimento aleatório de um tambor está altamente correlacionado com o outro, de uma forma que só é possível através do emaranhamento quântico”.

Embora não haja nada que diga que o emaranhamento quântico não possa acontecer com objetos macroscópicos, antes disso pensava-se que os efeitos não eram perceptíveis em escalas maiores – ou talvez que a escala macroscópica fosse governada por outro conjunto de regras.

A pesquisa recente sugere que não é o caso. Na verdade, as mesmas regras quânticas também se aplicam aqui e também podem ser vistas. Os pesquisadores vibraram as minúsculas membranas do tambor usando fótons de micro-ondas e as mantiveram em um estado sincronizado em termos de posição e velocidades.

Para evitar interferência externa, um problema comum nos estados quânticos, os tambores foram resfriados, emaranhados e medidos em estágios separados enquanto estavam dentro de um gabinete resfriado criogenicamente. Os estados dos tambores são então codificados em um campo de micro-ondas refletido que funciona de maneira semelhante ao radar.

Estudos anteriores também haviam relatado sobre o emaranhamento quântico macroscópico, mas a pesquisa de 2021 foi além: todas as medições necessárias foram registradas em vez de inferidas, e o emaranhado foi gerado de forma determinística e não aleatória.

Em um séries de experimentos relacionados, mas separadospesquisadores que também trabalham com tambores macroscópicos (ou osciladores) em estado de emaranhamento quântico mostraram como é possível medir a posição e o momento das duas peles ao mesmo tempo.

“Em nosso trabalho, as peles exibem um movimento quântico coletivo”, disse a física Laure Mercier de Lepinayda Universidade Aalto, na Finlândia. “Os tambores vibram em fases opostas entre si, de modo que quando um deles está na posição final do ciclo vibratório, o outro está na posição oposta ao mesmo tempo.”

“Nesta situação, a incerteza quântica do movimento dos tambores é cancelada se os dois tambores forem tratados como uma entidade mecânica quântica.”

O que torna esta manchete notícia é que ela se espalha Princípio da Incerteza de Heisenberg – a ideia de que a posição e o momento não podem ser medidos perfeitamente ao mesmo tempo. O princípio afirma que o registro de qualquer medição interferirá na outra por meio de um processo denominado ação de retorno quântico.

Além de apoiar o outro estudo na demonstração do emaranhamento quântico macroscópico, esta pesquisa específica usa esse emaranhado para evitar a ação reversa quântica – essencialmente investigando a linha entre a física clássica (onde o Princípio da Incerteza se aplica) e a física quântica (onde agora não se aplica). não parece).

Uma das potenciais aplicações futuras de ambos os conjuntos de descobertas está nas redes quânticas – sendo capazes de manipular e emaranhar objetos numa escala macroscópica para que possam alimentar redes de comunicação da próxima geração.

“Além das aplicações práticas, esses experimentos abordam até que ponto no reino macroscópico os experimentos podem levar a observação de fenômenos quânticos distintos”, escrevem os físicos Hoi-Kwan Lau e Aashish Clerk, que não estiveram envolvidos nos estudos, em um comentário sobre a pesquisa publicada na época.

Tanto o primeiro e o segundo estudo foi publicado em Ciência.

Uma versão deste artigo foi publicada pela primeira vez em maio de 2021.