Incertezas sobre Heisenberg: influência do observador é posta em dúvida

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/09/2012

Dylan Mahler e Lee Rozema usaram fótons entrelaçados para fazer suas medições, cujos resultados questionam uma das interpretações do Princípio da Incerteza de Heisenberg.
[Imagem: Dylan Mahler/University of Toronto]

Efeito do observador

O Princípio da Incerteza de Heisenberg, formulado em 1927, é um dos bastiões da mecânica quântica.

O princípio é geralmente apresentado aos alunos de física como uma afirmação sobre a incerteza intrínseca aos sistemas quânticos - algo bem fundamentado e largamente demonstrado.

No entanto, Heisenberg formulou originalmente seu Princípio em termos do "efeito do observador": a relação entre a precisão de uma medição de uma partícula quântica e a perturbação que essa medição cria, como quando um fóton é usado para medir a posição de um elétron.

Embora essa seja a forma mais conhecida do Princípio, ela nunca foi corroborada experimentalmente - na verdade, recentemente se demonstrou que sua demonstração continha erros matemáticos.

O baque maior veio há pouco mais de um ano, quando cientistas canadenses demonstraram a possibilidade de avaliar o distúrbio gerado pela medição, mostrando que o Princípio da Incerteza era pessimista demais.

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Medição fraca

Agora, a mesma equipe usou a sua chamada "medição fraca" - uma medição que não afeta o sistema quântico - para lançar uma dúvida mortal sobre a incerteza de Heisenberg em seu aspecto "influência do observador".

Lee Rozema e seus colegas idealizaram um experimento que avalia um sistema quântico por meio de uma interação muito pequena, permitindo que a informação sobre o estado inicial desse sistema seja extraída com pouca ou nenhuma perturbação.

"Nós projetamos um aparato para medir uma propriedade - a polarização - de um único fóton. Nós então tivemos que medir quanto o aparato afetava aquele fóton," relata o pesquisador.

Para isso, eles usaram sua medição fraca para medir o fóton antes que ele entrasse no aparato, e depois mediram-no novamente para valer, e compararam os dois resultados.

Com uma medição fraca antes, e uma medição forte depois, os físicos mostraram que o Princípio da Incerteza de Heisenberg é pessimista demais.
[Imagem: Lee Rozema/University of Toronto]

Eles descobriram que a interferência da medição sobre o fóton é menor do que o necessário para sustentar o Princípio da Incerteza de Heisenberg.

"Cada execução nos dava apenas uma minúscula quantidade de informação sobre o distúrbio, mas, repetindo o experimento muitas vezes, nós pudemos ter uma ideia muito boa sobre quanto o fóton foi afetado," disse Rozema.

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Criptografia quântica

O experimento não afeta em nada o Princípio da Incerteza do ponto de vista da incerteza intrínseca de um sistema quântico, mas descarta de vez sua pretensa validade geral para os efeitos gerados pelo observador sobre as medições.

"Estes resultados nos forçam a ajustar nossa visão sobre quais limites a mecânica quântica impõe sobre as medições.

"Esses limites são importantes para os fundamentos da mecânica quântica e também centrais no desenvolvimento da tecnologia de criptografia quântica, que depende do princípio da incerteza para garantir que qualquer espião seria detectado devido às interferências causadas por suas medições," concluiu Rozema.

Parece que os especialistas em segurança da informação não perderão seus empregos com o advento da criptografia quântica, uma vez que o "princípio da certeza dos ciberataques", esse continua intacto.

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