Sabemos que o domínio da física quântica é a ciência que opera em uma escala surpreendentemente pequena, assim, observar as interações quânticas acontecer é sempre emocionante. Agora, os físicos conseguiram observar bilhões e bilhões de elétrons emaranhados passando através de um filme de metal.
O filme é uma mistura de itérbio, ródio e silício e é conhecido como ‘metal estranho’, que não age como o esperado em temperaturas muito baixas.
“Com metais estranhos, há uma conexão incomum entre resistência elétrica e temperatura”, explicou o físico Silke Bühler-Paschen, da Universidade de Tecnologia de Viena, na Áustria.
“Em contraste com metais simples, como cobre ou ouro, isso não parece ser devido ao movimento térmico dos átomos, mas a flutuações quânticas na temperatura zero absoluta”.
Essas flutuações representam uma criticidade quântica – aquele ponto entre estados quânticos que são equivalentes à transição entre líquidos, sólidos e gases na física clássica; a equipe diz que essa cascata de elétrons é a melhor evidência de um elo entre a crítica quântica e o emaranhamento.
“Quando pensamos em entrelaçamento quântico, pensamos em pequenas coisas”, diz o físico Qimiao Si, da Universidade Rice. “Nós não o associamos a objetos macroscópicos”.
“Mas, em um ponto crítico quântico, as coisas são tão coletivas que temos a chance de ver os efeitos do emaranhamento, mesmo em um filme metálico que contém bilhões de bilhões de objetos de mecânica quântica”.
Os experimentos realizados por Bühler-Paschen, Si e colegas foram incrivelmente desafiadores em muitos níveis – desde a síntese de materiais altamente complexos necessária para criar o metal estranho até a delicada espectroscopia terahertz necessária para observar os elétrons.
Por fim, após um processo minucioso, a equipe encontrou o que procurava: o sinal revelador da criticidade quântica conhecida como escalonamento de frequência com temperatura excessiva.
“Conceitualmente, foi realmente um experimento de sonho”, diz Si. “Teste o setor de carga no ponto crítico quântico magnético para ver se é crítico, se possui escala dinâmica.”
“Se você não vê nada coletivo, é escalável, o ponto crítico deve pertencer a algum tipo de descrição de livro didático. Mas, se você vê algo singular, o que de fato vimos, é uma evidência muito direta e nova para a natureza do entrelaçamento quântico da criticidade quântica “.
O que toda essa física de alto nível significa é muito potencial: possíveis avanços quânticos em computação, comunicações e muito mais. Os cientistas levantaram a hipótese de uma ligação entre emaranhamento quântico e criticidade quântica antes, mas agora isso já foi observado.
O estudo dos estados quânticos ainda está em seus estágios iniciais, mas pode ser a chave para todos os tipos de ciência estranha, como a supercondutividade a alta temperatura – que também se acredita ser sustentada pela crítica quântica.
Compreender como essas fases quânticas mudam nos dá uma chance melhor de poder controlá-las no futuro – e, embora isso ainda esteja muito distante, apenas se aproximou um pouco.
“Nossas descobertas sugerem que a mesma física subjacente – a criticidade quântica – pode levar a uma plataforma para informações quânticas e supercondutividade em alta temperatura”, diz Si. “Quando alguém contempla essa possibilidade, não pode deixar de se maravilhar com a maravilha da natureza.”
Publicado em 20/01/2020
Artigo original:
Achou importante? Compartilhe!
Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”:
Olá aqui é a Carol Rocha, eu gostei muito do seu artigo seu conteúdo vem me ajudando bastante, muito obrigada.