2326: Revelada a primeira fotografia de entrelaçamento quântico

CIÊNCIA

Universidade de Glasgow

Pela primeira vez na História, os cientistas capturaram uma fotografia de entrelaçamento quântico – um fenómeno tão estranho que o físico Albert Einstein o descreveu como “uma acção fantasmagórica à distância”.

A imagem foi capturada por físicos da Universidade de Glasgow, na Escócia. Esta fotografia cinzenta e difusa é a primeira vez que vemos a interacção de partículas que sustenta a estranha ciência da mecânica quântica e forma a base da computação quântica.

O emaranhamento quântico ocorre quando duas partículas se tornam inextricavelmente ligadas e o que quer que aconteça com uma afecta imediatamente a outra, independentemente de quão distantes estejam.

Esta fotografia em particular mostra o entrelaçamento entre dois fotões – duas partículas de luz, que estão a interagir e, por um breve momento, a compartilhar estados físicos.

Paul-Antoine Moreau, primeiro autor do artigo em que a imagem foi revelada, publicado a 12 de Julho na revista Science Advances, disse à BBC que a imagem era “uma elegante demonstração de uma propriedade fundamental da natureza”.

Para capturar a fotografia, Moreau e uma equipa de físicos criaram um sistema que explodiu fluxos de fotões entrelaçados no que descreveram como “objectos não convencionais”. A experiência envolveu a captura de quatro imagens dos fotões em quatro diferentes transições de fase.

Universidade de Glasgow

Os físicos dividiram os fotões emaranhados e percorreram um feixe através de um material de cristal líquido conhecido como borato de bário, desencadeando quatro transições de fase. Ao mesmo tempo, capturaram fotos do par entrelaçado a passar pelas mesmas transições de fase, mesmo não tendo passado pelo cristal líquido.

A câmara conseguiu capturar imagens dessas imagens ao mesmo tempo, mostrando que ambas mudaram da mesma maneira, apesar de estarem divididas. Noutras palavras, estavam emaranhadas.

Enquanto Einstein tornou famoso o emaranhamento quântico, o falecido físico John Stewart Bell ajudou a definir o entrelaçamento quântico e estabeleceu um teste conhecido como “Desigualdade de Bell”.

A chamada desigualdade de Bell é satisfeita apenas se as acções num local não puderem afectar outro lugar instantaneamente e os resultados das medições forem bem definidos de antemão – algo apelidado de “realismo local”.

Bell mostrou, teoricamente, que o entrelaçamento quântico violaria a sua teoria da desigualdade, mas teorias realistas contendo as variáveis ocultas, não. Isto ocorre porque a ligação entre partículas entrelaçadas é mais forte do que Einstein queria acreditar. Se a correlação medida entre pares de partículas de uma experiência fosse acima de um determinado limiar, seria inconsistente com variáveis ocultas e a teoria do emaranhamento quântico estaria correta.

“Aqui, relatamos uma experiência demonstrando a violação de uma desigualdade de Bell dentro das imagens observadas”, escreve a equipa. “Esse resultado abre o caminho para novos esquemas de imagens quânticas e sugere a promessa de esquemas de informação quântica baseados em variáveis espaciais”.

ZAP //

Por ZAP
17 Julho, 2019

[vasaioqrcode]

 

776: Cientistas alcançam recorde impressionante de entrelaçamento quântico

(dr) kuleuvenblogt.be
Conceito artístico do entrelaçamento quântico de dois átomos

Um grupo de cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China conseguiu armazenar 18 qubits – a unidade básica da computação quântica – em apenas seis fotões entrelaçados.

O feito inédito de três qubits emaranhados por fotão é também o maior recorde já alcançado de número de qubits ligados entre si através do entrelaçamento ou emaranhamento quântico.

Todos os cálculos que acontecem nos computadores convencionais dependem de bits, que alternam entre dois estados, geralmente chamados de “1” e “0”.

Já os computadores quânticos, por sua vez, usam qubits, que oscilam de forma semelhante entre dois estados, mas que se comportam de acordo com as estranhas regras da física quântica: ao contrário dos bits convencionais, os qubits podem ter estados indeterminados – nem “1” nem “0”, mas uma possibilidade de ambos – tornando-se assim estranhamente conectados ou entrelaçados.

Em teoria, estas ligações permitem que vários tipos de cálculos que não são possíveis nos computadores convencionais possam ser realizados.

Vários qubits, poucos fotões

Existem vários estudos quânticos que envolvem mais de 18 qubits mas, nesses estudos, os qubits não estão todos emaranhados. Em vez disso, os sistemas entrelaçam apenas alguns qubits vizinhos para cada cálculo.

A grande vantagem deste novo estudo, publicado a 28 de Junho na Physical Review Letters, é que a equipa de investigadores conseguiu colocar muito qubits em poucos fotões.

Segundo Sydney Schreppler, física quântica na Universidade da Califórnia em Berkeley, nos EUA, que não esteve envolvida na pesquisa, entrelaçar 18 partículas com um qubit cada seria um processo muito lento.

Leva “muitos segundos” para entrelaçar apenas as seis partículas usadas no pesquisa, o que já é “eternidade” em tempo computacional, no qual um novo processo de entrelaçamento deve começar para cada cálculo, explicou Schreppler ao Live Science.

“Cada partícula adicional a entrar no emaranhamento leva mais tempo para entrar na ‘festa’ do que a última, de tal forma que seria completamente irracional construir um entrelaçamento de 18 qubits, um qubit de cada vez”, sustentou.

Procedimento experimental

De forma a colocar os três qubtis em cada um dos seis fotões entrelaçados, os cientistas chineses aproveitaram os “múltiplos graus de liberdade” das partículas. Quando um qubit é codificado numa partícula, é codificado num dos estados que a partícula pode estar, como a sua polarização ou o seu spin quântico. Cada um desses “estados” representa um “grau de liberdade”.

Um experiência quântica típica envolve apenas um grau de liberdade em todas as partículas envolvidas. Mas partículas como os fotões possuem muitos graus de liberdade. Ao codificar através de mais destes graus ao mesmo tempo, um sistema quântico pode armazenar muito mais informações em menos partículas.

“É como se pegássemos em seis bits do nosso computador, mas cada bit triplicasse em quanta informação pudesse conter”, disse Schreppler, “e pudesse fazer isso de maneira muito rápida e eficiente”.

A pesquisa deste estudo foi importante, mas não significa que, a partir de agora, todas as pesquisas de computação quântica passem a envolver muitos mais graus de liberdade de uma só vez. Os fotões são particularmente úteis para determinados tipos de operações quânticas, mas outras formas de qubits, como as que são usadas em circuitos super condutores, podem não funcionar tão facilmente com este tipo de operação.

A questão que ainda permanece em aberto é se os qubits todos entrelaçados interagem igualmente ou se existem diferenças entre as interacções de qubits na mesma partícula ou as interacções de qubits através dos diferentes graus de liberdade.

De acordo com a equipa chinesa que liderou a pesquisa, no futuro, este tipo de configuração experimental poderá permitir certos cálculos quânticos que até agora só foram discutidos teoricamente.

Por HS
18 Julho, 2018

[vasaioqrcode]

[SlideDeck2 id=1476]

[powr-hit-counter id=2eba9e99_1531922330655]

See also Blog