Em um novo estudo da Skoltech e da Universidade de Kentucky, os pesquisadores descobriram uma nova conexão entre a informação quântica e a teoria quântica de campo. Este trabalho atesta o papel crescente da teoria da informação quântica em várias áreas da física. O artigo foi publicado na revista Physical Review Letters.
A informação quântica desempenha um papel cada vez mais importante como um princípio organizador que conecta vários ramos da física. Em particular, a teoria da correção de erros quânticos, que descreve como proteger e recuperar informações em computadores quânticos e outros sistemas complexos de interação, tornou-se um dos blocos de construção da compreensão moderna da gravidade quântica.
“Normalmente, as informações armazenadas em sistemas físicos são localizadas. Digamos que um arquivo de computador ocupe uma pequena área específica do disco rígido. Por” erro “, queremos dizer qualquer interação imprevista ou indesejada que embaralha informações em uma área extensa. Em nosso exemplo, peças do arquivo do computador ficariam espalhados por diferentes áreas do disco rígido. Códigos de correção de erros são protocolos matemáticos que permitem coletar essas peças para recuperar as informações originais. Eles são muito usados em sistemas de armazenamento e comunicação de dados. Códigos de correção de erros quânticos são reproduzidos um papel semelhante nos casos em que a natureza quântica do sistema físico é importante “, explica Anatoly Dymarsky, professor associado do Centro Skoltech para Ciência e Tecnologia de Energia (CEST).
Em uma reviravolta bastante inesperada, os cientistas perceberam não muito tempo atrás que a gravidade quântica – a teoria que descreve a dinâmica quântica do espaço e do tempo – opera protocolos matemáticos semelhantes para trocar informações entre diferentes partes do espaço. “A localização da informação dentro da gravidade quântica continua sendo um dos poucos problemas fundamentais em aberto na física teórica. É por isso que o aparecimento de estruturas matemáticas bem estudadas, como códigos de correção de erros quânticos, é intrigante”, observa Dymarsky. No entanto, o papel dos códigos só foi compreendido esquematicamente, e o mecanismo explícito por trás da localidade da informação permanece indefinido.
Em seu novo artigo, ele e seu colega, Alfred Shapere, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Kentucky, estabelecem uma nova conexão entre códigos de correção de erros quânticos e teorias de campo conformadas bidimensionais. Os últimos descrevem interações de partículas quânticas e se tornaram ferramentas teóricas padrão para descrever muitos fenômenos diferentes, de partículas elementares fundamentais a quase-partículas emergentes em materiais quânticos, como o grafeno. Algumas dessas teorias de campo conformes também descrevem a gravidade quântica por meio de correspondência holográfica.
“Agora temos um novo playground para estudar o papel dos códigos de correção de erros quânticos no contexto da teoria quântica de campos. Esperamos que este seja o primeiro passo para entender como a localização da informação realmente funciona e o que se esconde por trás de toda essa bela matemática”, Dymarsky conclui.
Publicado em 10/08/2021 03h15
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