Descubra como um experimento quântico desafia a visão de Einstein. Novas revelações sobre seu equívoco em um aspecto fundamental da física.
Albert Einstein, manifestou ceticismo em relação à mecânica quântica, sugerindo que nosso entendimento dessa teoria era incompleto. Especificamente, Einstein questionou a noção de emaranhamento quântico, que descreve a relação entre duas partículas em que o estado de uma delas está correlacionado com o estado da outra, mesmo que estejam separadas espacialmente.
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Desde então, experimentos têm demonstrado a viabilidade do emaranhamento quântico, revelando que duas partículas emaranhadas podem influenciar-se mutuamente mesmo quando distantes uma da outra. Um novo experimento, agora apresentado, corrobora e amplia essa compreensão, trazendo contribuições inéditas.
No experimento recente, os pesquisadores empregaram um tubo com extensão de 30 metros, o qual foi resfriado a uma temperatura próxima do zero absoluto, a fim de realizar um teste de Bell. Esse teste consistiu na medição simultânea e aleatória de dois qubits (bits quânticos) emaranhados.
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O teste de Bell apresenta uma desigualdade matemática cuja violação indica o suporte à teoria da mecânica quântica.
O referido experimento não apenas realizou o teste de Bell em distâncias maiores do que aquelas previamente alcançadas, mas também o executou utilizando circuitos supercondutores, que desempenham um papel crucial no avanço da computação quântica.
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Devido à estrutura do experimento, que envolve a utilização de centenas de circuitos eletrônicos com dimensões micrométricas, uma versão modificada do mesmo pode ser empregada em diversas abordagens.
“Com nossa metodologia, somos capazes de demonstrar, de maneira muito mais eficiente do que é possível em outras configurações experimentais, a violação da desigualdade de Bell”, afirmou Simon Storz, físico quântico da ETH Zurich, na Suíça.
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Essa característica torna o experimento particularmente interessante para aplicações práticas.
Entre essas aplicações práticas, destaca-se a possibilidade de comunicações criptografadas seguras, por exemplo.
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Apesar dos desafios enfrentados na construção e ajuste da máquina, os pesquisadores se mostram confiantes em sua capacidade de adaptação para a realização de experimentos em escalas maiores, ultrapassando, assim, os limites do conhecimento atual sobre a mecânica quântica.
“Em nossa máquina, existem cerca de 1,3 toneladas de cobre e 14.000 parafusos, além de uma grande quantidade de conhecimento em física e habilidades em engenharia”, afirma Andreas Wallraff, físico quântico da ETH Zurich.
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Com o intuito de eliminar quaisquer possíveis brechas em um teste de Bell, as medições foram realizadas em um intervalo de tempo menor do que o necessário para que a luz percorra toda a extensão do sistema experimental, evidenciando, assim, que nenhuma informação foi trocada entre as partes.
Nessa configuração específica, o percurso da luz ao longo do tubo demandou aproximadamente 110 nanossegundos, enquanto as medições foram efetuadas apenas alguns nanossegundos antes desse intervalo. Os pesquisadores empregaram fótons de micro-ondas para gerar o emaranhamento e mais de um milhão de medições foram avaliadas para demonstrar a violação da desigualdade de Bell.
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Esta é a maior distância já alcançada entre dois qubits supercondutores emaranhados, evidenciando o potencial da tecnologia qubit. A mesma tecnologia empregada neste estudo poderia, eventualmente, ser implementada em computadores quânticos de grande escala.
“O nosso trabalho demonstra que a não localidade é um recurso viável na tecnologia da informação quântica utilizando circuitos supercondutores, com possíveis aplicações em comunicação quântica, computação quântica e física fundamental”, afirmam os pesquisadores em seu artigo publicado.
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A pesquisa foi publicada na Nature.
