Os físicos quânticos estabeleceram um novo recorde para coletar um grupo persistente de átomos emaranhados, coexistindo 15 trilhões de átomos em uma nuvem “quente e confusa” de gás.
O emaranhamento quântico é o fenômeno no coração da física quântica, onde duas partículas podem misteriosamente influenciar uma à outra, independentemente da distância entre elas – assim, medir uma delas instantaneamente nos dá a medida da outra.
Embora os cientistas ainda não entendam completamente por que isso ocorre, de fato acontece; mas demonstrar emaranhamento quântico continua sendo um processo delicado e desafiador.
Estados emaranhados precisam de condições muito específicas para existir e sobreviver, com a maioria dos experimentos nessa área de pesquisa sendo realizados em temperaturas próximas ao zero absoluto.
É por isso que este novo estudo é uma conquista. Os cientistas conseguiram criar um gás quente e caótico de átomos, aquecido a cerca de 450 Kelvin (177 ° C ou 350 ° F), repleto de cerca de 15 trilhões de átomos emaranhados – cerca de 100 vezes mais do que jamais foram observados juntos antes.
Esses átomos também não foram isolados: medições feitas por lasers os mostraram colidindo entre si, e às vezes havia milhares de outros átomos entre pares emaranhados. O experimento também mostrou que o estado de emaranhamento pode ser mais forte do que o realizado anteriormente.
“Se pararmos a medição, o emaranhado permanece por cerca de 1 milissegundo, o que significa que 1.000 vezes por segundo um novo lote de 15 trilhões de átomos está sendo entrelaçado”, diz o físico quântico Jia Kong, do Instituto de Ciências Fotônicas da Espanha (ICFO). .
“Você deve pensar que 1 ms é muito tempo para os átomos, tempo suficiente para ocorrer cerca de 50 colisões aleatórias. Isso mostra claramente que o emaranhado não é destruído por esses eventos aleatórios. Esse é talvez o resultado mais surpreendente do trabalho. . ”
Enquanto a maioria dos experimentos de entrelaçamento quântico usa temperaturas ultra-baixas, para reduzir ao mínimo as interferências como essas colisões, este estudo – usando metal de rubídio e gás nitrogênio – mostra que o entrelaçamento pode sobreviver a temperaturas muito mais quentes.
Se conseguirmos usar esse fenômeno em sistemas de comunicação de última geração e em computadores quânticos, precisamos fazê-lo funcionar em ambientes mais quentes e barulhentos, e é para isso que essa nova pesquisa aponta o caminho.
Uma das maneiras pelas quais essas descobertas podem ser úteis no futuro é na magnetoencefalografia ou na imagem magnética do cérebro, um processo que usa gases atômicos quentes e de alta densidade semelhantes para detectar campos magnéticos criados pela atividade cerebral. O emaranhamento pode potencialmente tornar a técnica mais sensível.
Por enquanto, porém, os cientistas aprenderam mais sobre as regras do entrelaçamento quântico e o que ele pode ou não suportar.
“Este resultado é surpreendente, um desvio real do que todo mundo espera do envolvimento”, diz o físico quântico da ICFO, Morgan Mitchell.
“Esperamos que esse tipo de estado gigante emaranhado leve a um melhor desempenho do sensor em aplicações que variam de imagens cerebrais a carros autônomos, a pesquisas de matéria escura”.
Publicado em 25/05/2020 19h34
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