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Vendo efeitos quânticos com os olhos

quinta-feira, 26 fev 2009; \09\UTC\UTC\k 09 Deixe um comentário Go to comments

Um grupo de físicos propôs um esquema experimental que permite visualizar com os olhos um par de fótons emaranhados quanticamente.

A mecânica quântica é uma teoria que tem até hoje uma certa dificuldade de ser aceita por algumas pessoas devido ao fato de ser bastante estranha, vamos dizer assim, comparada aos fenômenos macroscópicos. Embora uma bola pulando constantemente elasticamente contra uma parede nunca pode ser encontrada do outro lado sem destruir o obstáculo, no problema análogo em mecânica quântica onde uma partícula se choca com uma parede constantemente há uma probabilidade de você encontrar a partícula do outro lado sem desturir o obstáculo. Esse é o chamado efeito de tunelamento quântico, que é fundamental para as reações nucleares ocorrerem (p.ex. as reações nucleares em que núcleos emitem elétrons só são possíveis porque o elétron tunela através da parede representada pela atração eletrostática dos prótons).

Outro fenômeno curioso da mecânica quântica é o emaranhamento. Uma definição exata de emaranhamento ainda é assunto de disputa, mas a idéia básica é que um sistema físico S é dividido em partes, digamos A e B, e há conhecimento sobre todo o sistema S que não pode ser reduzido a soma do conhecimento sobre os estados de A e B. Em outras palavras, como parece ter sido observado pela primeira vez por von Neumann, na mecânica quântica conhecimento sobre as partes não garante conhecimento sobre o todo!

Pois bem, feixes de luz emaranhados já são conhecidos faz um tempo. Mas emaranhamento de luz se concentrou, até hoje, em utilizar poucos (e muitas vezes um único) fótons. Todavia semana passada um grupo da Universidade de Genebra e de Bristol propuseram um esquema experimental onde feixes macroscópicos de luz são emaranhados. A diferença? Você pode ver estes com os olhos!

O arranjo experimental consiste em primeiro criar um par de fótons emaranhados e passá-los por um material onde outro feixe de luz incide na mesma freqüência e devido a processo descoberto por Einstein de emissão estimulada, vários novos fótons são produzidos no mesmo estado emaranhado original. Isso produz um feixe macroscópico de luz em estado emaranhado que então pode ser visto a olho nu. Os feixes emaranhados A e B podem ser então direcionados a dois observadores, cada um com o seu filme Polaroid, e eles podem checar que a determinação da polarização entre eles está 100% correlacionada.

Eu não sei quão viável a idéia é e também não entendo os detalhes do artigo original. Também o artigo não foi revisado por pares ainda, ou aceito para publicação. Porém pelo menos um físico que entende bem do assunto, Seth Lloyd do MIT comentou positivamente a respeito do trabalho.

Esse trabalho também é interessante devido ao fato de que o mecanismo proposto preserva a natureza quântica do estado de luz de dois fótons para um conjunto grande de fótons. Resolver esse tipo de problema é um dos maiores desafios para a realização de computadores quânticos úteis. O que acontece é que já foi possível realizar computação quântica com poucos átomos, núcleos ou fótons (e.g. o caso do computador quântico de ressonância magnética da IBM que sabe fatorar o número 15), mas a dificuldade de escalar esses sistemas para sistemas grandes que possam realizar computação similar aos computadores eletrônicos é um dos desafios da física e engenharia atuais.

Para saber mais

  • Assista ao vídeo do colóquio Convite a Física “Emaranhamento, Realismo e Não-Localidade”, Paulo A. Nussenzveig. (não-técnico, espero…)
  • Um artigo técnico introdutório.
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